IGCT短路故障及主回路运行状态监测方法及监测电路

1.一种IGCT短路故障及主回路运行状态监测方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、电压采集板实时采集缓冲吸收回路的正半组直流电压U AN 和负半组直流电压U BN ，并根据IGCT的通断状态分别处理，若IGCT开通则进行步骤2，否则进行步骤3；其中，缓冲吸收回路包括电感L1、电感L2、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、开关管V1、开关管V2、开关管V3和开关管V4，所述电感L1的一端连接主回路的交流电源正极，电感L1的另一端连接分别连接二极管D7的正极、开关管V1集电极和二极管D1的负极，二极管D7的负极串联电容C1、电容C2和二极管D8的正极，二极管D8的负极分别连接电感L2的一端、开关管V4的发射极和二极管D4的正极，电感L2的另一端连接主回路的交流电源负极，电阻R1并联在电感L1和二极管D7上，电阻R2并联在电感L2和二极管D8上，开关管V1、开关管V2、开关管V3和开关管V4通过发射极连接集电极的形式串联，二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4通过正极连接负极的形式串联，主回路的零线分别电容C1和电容C2的串联节点以及二极管D5的正极和二极管D6的负极，二极管D5的负极分别连接开关管V1和开关管V2的串联节点以及二极管D1和二极管D2的串联节点，二极管D6的正极分别连接开关管V3和开关管V4的串联节点以及二极管D3和二极管D4的串联节点，开关管V2和开关管V3的串联节点连接二极管D2和二极管D3的串联节点并输出负载电流 ；电压采集板分别连接电感L1和二极管D7的串联节点A、电容C1和电容C2的串联节点N以及电感L2和二极管D8的串联节点B，采集缓冲吸收回路的正半组直流电压U AN 和负半组直流电压U BN ，并将正半组直流电压U AN 和负半组直流电压U BN 输入至控制板卡；步骤2、在IGCT开通时，检测电压U AN 和U BN 数据波形中U AN 和U BN 为零的持续时间，并根据U AN 和U BN 为零的持续时间判断是否发生短路直通故障；步骤3、在IGCT关断时，截取U AN 和U BN 数据波形中触发关断信号40us内U AN 和U BN 波形数据，并提取峰值电压和峰值时间作为特征值，送入控制板卡中的数值拟合观测器，计算得到当前缓冲吸收回路R值和C值的估计值；将R值和C值的估计值与保存的缓冲吸收回路R值和C值的初始值进行比较，判断缓冲吸收回路运行状态。 2.根据权利要求1所述的IGCT短路故障及主回路运行状态监测方法，其特征在于：所述步骤2判断是否发生短路直通故障的方法为：当负载电流 >0，且开关状态变为V3关断、V1导通时，检测U AN ≈0的时间，若超过阈值认为发生直通故障；当负载电流 <0，且开关状态变为V2关断、V4导通时，检测U BN ≈0的时间，若超过阈值认为发生直通故障。 3.根据权利要求1所述的IGCT短路故障及主回路运行状态监测方法，其特征在于：所述步骤3包括以下步骤：步骤3.1、计数器置0；步骤3.2、产生关断信号；步骤3.3、电压采集板连续采集U AN 和U BN 数据波形；步骤3.4、判断持续时间是否超过40us，若超过40us，则进行步骤3.5，否则返回步骤3.3；步骤3.5、找出U AN 或U BN 数据最大值 以及其对应的时间位置 ；步骤3.6、将步骤3.5得到的 和 的实际值输入控制板卡中的数值拟合观测器，计算得到缓冲吸收回路R值和C值的估计值，将缓冲吸收回路R值和C值的估计值与缓冲吸收回路设置的R值和C值的初始值进行比较，若在初始值的范围内，则进行步骤3.7，否则进行步骤3.8；步骤3.7、计数器清零，判断缓冲吸收回路运行正常同时本次监控结束；步骤3.8、判断缓冲吸收回路运行异常，同时计数器数值+1；判断计数器数值是否大于等于3，若计数器数值大于等于3，则进行步骤3.9，否则返回步骤3.2；步骤3.9、连续三次超出缓冲吸收回路设置的R值和C值的初始值范围，申请正常停机或报警，同时本次监控结束。 4.一种IGCT短路故障及主回路运行状态监测电路，用于实现权利要求1至3任一项所述IGCT短路故障及主回路运行状态监测，其特征在于：包括电压采集板卡、控制板卡，所述电压采集板卡与缓冲吸收回路相连接，采集缓冲吸收回路的正半组直流电压U AN 和负半组直流电压U BN 并输入至控制板卡，所述控制板卡监测IGCT短路故障及主回路运行状态。 5.根据权利要求4所述IGCT短路故障及主回路运行状态监测电路，其特征在于：所述控制板卡内部包括数值拟合观测器，该数值拟合观测器包括依次连接的数值归一化模块、非线性拟合模块、线性拟合模块和数值反归一化模块，该数值归一化模块输入端与电压采集板块相连接，该数值反归一化模块输出缓冲吸收回路R值和C值的估计值。 6.根据权利要求5所述的IGCT短路故障及主回路运行状态监测电路，其特征在于：所述数值归一化模块的具体结构为依次连接的u+c 1 模块，k 1 模块和u-1模块，非线性拟合模块的具体结构为相加的w 1 模块和b 1 模块输入至双曲线函数模块，线性拟合模块的具体结构为w 2 模块和b 2 模块输入至直线函数模块，数值反归一化模块的具体结构为依次连接的u+c 2 模块，k 2 模块和u+1模块，其中c 1 和k 1 是数值归一化系数矩阵，w 1 和b 1 是非线性拟合系数矩阵，w 2 和b 2 是线性拟合系数矩阵，c 2 和k 2 是数值反归一化系数矩阵，c 1 、k 1 、w 1 、b 1 、w 2 、b 2 、c 2 和k 2 通过向神经网络输入输入数据和目标数据训练得到。 7.根据权利要求6所述的IGCT短路故障及主回路运行状态监测电路，其特征在于：所述输入数据和输出数据的关系为： 其中， 为中间计算变量， 为缓冲吸收回路电感， 为缓冲吸收回路电容， 为缓冲吸收回路电阻， 为中间计算变量， 为中间计算变量， 为负载电流， 为峰值电压、 为峰值时间。