一种双重化脉冲整流器多管开路故障快速诊断方法
双重化脉冲整流器是电力牵引交流传动系统的重要组成部分，它的可靠性直接影响整个动车组的安全稳定运行，其主电路功率管IGBT是最易发生故障的部分。现有研究针对多个IGBT开路故障定位研究较少，而双重化脉冲整流器存在8个功率管，故对于双管、多管故障的诊断也不可忽视。
为此，西南交通大学电气工程学院的研究人员陈涛、刘志刚、胡轲珽、张雨婷，在2020年第10期《电工技术学报》上撰文，以双重化脉冲整流器为研究对象，分析了正常工作模式和多种功率管开路故障情况，提出了一种多管开路故障快速诊断方法。该方法能迅速实现功率管单管、双管及多管故障的准确定位，且不受负载扰动影响。
随着我国高速铁路的迅速发展，动车组的安全稳定运行显得尤为重要。一般来说，CRH3型动车组（Electric Multiple Units, EMUs）牵引传动系统中整流部分均采用双重化脉冲整流器拓扑结构，其主电路功率管IGBT（insulated gate bipolar transistor）是电力电子装置系统中最脆弱的结构。
由于双重化脉冲整流器中的IGBT长期在电磁干扰、多种恶劣环境下运行，极易发生故障。而IGBT作为核心部件，其故障主要分为短路故障和开路故障。现有的IGBT模块驱动电路针对短路故障已集成了硬件保护和监控装置，但是开路故障会导致网侧电流畸变、直流侧电压幅值降低和波动增大，从而引发二次故障。为提高系统的可靠性，实现对IGBT开路故障的有效诊断十分重要。
在功率管开路故障诊断方法上，目前主要分为电压检测法和电流检测法。电压检测法通过考察变频器故障时的电机相电压、线电压或中性点电压与正常时的偏差来诊断故障。而电流检测法则派生出平均电流Park矢量法、电流矢量特征、电流轨迹等。现有研究中很少对多个IGBT开路故障进行关注，而对于双重化脉冲整流器来说，其相比单重化两电平脉冲整流器增加了一个整流单元，故障情况较多，故障定位的难度有所加大，故对于双管、多管故障的诊断也不可忽视。
为此，西南交通大学电气工程学院的研究人员尝试将门极信号与线电压的变化情况，作为故障特征信号生成的依据，提出了一种双重化脉冲整流器多管开路故障快速诊断方法。整体思路如图1所示。
图1 整体思路
图2 HIL+RCP测试平台
HIL+RCP测试平台试验结果证明了该方法的有效性和鲁棒性，并具有以下特点：
1）该方法可轻松定位相同、不同整流单元和桥臂的多个功率管故障，在针对多管开路故障诊断方面具有显著优势。
2）诊断动作时间不超过3/4基波周期，即可迅速实现功率管单管、双管及多管故障的准确定位。
3）该方法不受负载突变影响，且适应于其他多重化结构的脉冲整流器IGBT开路故障诊断。