其它的故障情況和特征向量表達(dá)式詳細(xì)推導(dǎo)詳見西南交通大學(xué)科研團(tuán)隊發(fā)表的文章。

4、基于任意拓?fù)湫〔介L實時仿真的故障診斷方法驗證

研究在實驗驗證階段，模擬了在負(fù)載突變、不同IGBT故障情況下，網(wǎng)側(cè)電壓、電流、直流側(cè)電壓及故障特征信號的變化情況，并驗證了所提診斷方法的可行性和魯棒性。一般來說，IGBT故障這種實驗一般較難在實物系統(tǒng)上實現(xiàn)；純軟件仿真又有無法接入真實控制器的缺點，較難反應(yīng)出真實控制器中的延遲和有限精度。實時仿真器可以同真實控制器連接，又不會有故障實驗危險的問題，是IGBT開路故障診斷方法驗證的理想測試設(shè)備。

任意拓?fù)湫〔介L實時仿真對于IGBT故障診斷方法驗證的重要性

電力電子系統(tǒng)通常含有高速動作的開關(guān)元件，其實時仿真有一定挑戰(zhàn)，通常有兩種方法來實現(xiàn)電力電子系統(tǒng)的實時仿真，一種是基于PWM占空比測量的平均值大步長方法，一種是基于細(xì)節(jié)模型的小步長實時仿真。

對于IGBT開路故障檢測來說，它需要檢測到瞬時電路反應(yīng)，而不是經(jīng)過大步長平均的信號，因此基于PWM占空比的平均值大步長方法不適用于此研究。同時實時仿真器要能夠仿真各種故障工況，或者說任意的拓?fù)浣M合；一些只能仿真正常工況的實時仿真器也不適用。

遠(yuǎn)寬能源（www.modeling-tech.com）提供的StarSim實時仿真器，基于電力電子器件的細(xì)節(jié)模型，利用最新的FPGA技術(shù)，可以實現(xiàn)1微秒步長、任意拓?fù)洹⑷我夤r的電力電子系統(tǒng)實時仿真，被廣泛應(yīng)用于牽引供電系統(tǒng)故障診斷、控制策略驗證、可再生能源并網(wǎng)、電機(jī)驅(qū)動等的實時仿真中；西南交通大學(xué)的科研團(tuán)隊就采用了StarSim電力電子實時仿真器來進(jìn)行所提出的雙重化脈沖整流器多管開路故障快速診斷方法的試驗驗證。

5、驗證過程和結(jié)果

下圖是HIL+RCP測試平臺示意圖，其包括實時仿真系統(tǒng)HIL和快速原型控制器RCP， 其中電力電子系統(tǒng)是利用StarSim FPGA Solver按1微秒的步長實時仿真；控制算法模型運行在RCP控制器上，實時仿真器和快速原型控制器通過真實的物理IO互連。

下圖為在小步長實時仿真實驗平臺上進(jìn)行的不同IGBT故障情況下的網(wǎng)側(cè)電壓電流、直流側(cè)電壓以及故障特征信號的實驗波形。

由圖(a)和(b)可以看出，網(wǎng)側(cè)電壓電流、直流側(cè)電壓實驗波形在故障前后符合理論分析結(jié)果，且故障特征信號會迅速反應(yīng)故障并準(zhǔn)確地定位到故障IGBT，驗證了故障診斷方法的有效性。