基于小波包变换和SVM的三电平逆变器故障诊断

针对中性点箝位型(NPC)三电平逆变器开路故障诊断计算复杂、准确率低等问题,提出一种基于小波包变换和支持向量机(SVM)的故障诊断方法。采用小波包变换将具有各自时频特征的故障信号分解为若干个频段,并重构提取小波包能量作为故障特征向量;将该故障特征向量作为SVM的输入量,运用交叉验证径向基核函数,通过训练数据集得到多类SVM模型,将随机选取的测试集输入训练好的模型中。仿真试验结果表明,该方法可对IGBT开路故障进行诊断并具有更高的故障识别准确率。     

三电平逆变器的决策树SVM故障诊断

针对二极管箝位型三电平逆变器的开路故障诊断问题,提出一种基于决策树支持向量机(decision tree support vector machines,DT-SVM)的故障诊断方法。以逆变状态为例,首先分析逆变器主电路的运行情况并进行故障分类,然后以中、上、下三种桥臂电压为测量信号,采用小波多尺度分解法提取特征信号,进而利用粒子群聚类算法(particle swarm clustering algorithm)生成决策树SVM分类模型,最终实现了三电平逆变器的多模式故障诊断。仿真结果表明,本方法在使用了较少分类模型的情况下完成故障诊断任务,相较于BP神经网络、一对一结构的支持向量机和极端学习机等方法,在10%白噪声扰动下对于三电平逆变器多模式开路故障的诊断精度可达98.46%,算法具有更好的准确性和鲁棒性。     

基于能量谱熵及小波神经网络的有源中性点钳位三电平逆变器故障诊断

功率开关器件是逆变器核心组成部分,其故障特征参数的提取及分类方法是故障诊断和预测的重要技术基础,对于提高逆变器可靠性具有重要意义。以有源中性点钳位(ANPC)三电平逆变器的IGBT开路故障诊断为例,首先提出一种基于能量谱熵及小波神经网络的故障诊断方法,采用ANPC三电平逆变器上、中、下桥臂电压作为测量信号,通过小波包能量谱熵提取桥臂电压信号特征,并利用核主成分分析对特征向量进行优化;其次利用自适应矩估计小波神经网络(A-WNN)建立故障字典;最后通过搭建实验平台验证了算法的可行性。实验结果表明,A-WNN具有故障特征辨识速度快、精度高等优点,适用于ANPC三电平逆变器实时故障诊断。     

风力发电系统变流器故障诊断

针对风力发电系统运行过程中变流器一个或两个开关器件发生开路故障的情况,从逆变器PWM矢量控制出发,对不同的开路故障进行分析,得到故障情况下电流控制空间矢量图。考虑到故障情况下零点漂移、感应发电机的非线性性以及风力发电系统的强耦合性,对故障下的电流波形分析并提取故障特征,搭建以电流空间矢量特征函数作为输入的神经网络故障诊断模型,对逆变器21种可能的开路故障进行故障诊断和定位。仿真结果表明该方法运行速度快、诊断精度高。     

基于相空间重构和支持向量机的三电平逆变器故障诊断技术

针对三电平逆变器交叉两桥臂的两只功率管同时开路故障(非典型故障)诊断问题,提出一种基于相空间重构和支持向量机(SVM)的故障诊断方法。该方法以三相电流为检测信号,为降低特征向量的维数,对三相电流进行了Park变换,然后采用相空间重构技术,对d、q轴电流分别进行重构,得到不同形状、大小和方向的电流轨迹图形,借助图像处理技术从中提取出故障特征向量,将其作为学习样本,在SVM中训练,使分类器能够建立不同特征向量和故障类型的映射关系,实现对二极管中点箝位型(NPC)三电平逆变器的故障诊断。仿真结果表明,该方法能够准确地定位故障元,诊断精度高。     

基于极值比值法和神经网络的逆变器故障诊断

针对PWM三相逆变器,根据开路故障下的各相输出电流的特性,以故障电流作为故障信息,提出了一种基于三相电流极值比值和概率神经网络的开路故障诊断方法。该方法以各相输出电流极值比值作为故障特征量,利用概率神经网络的非线性映射分类能力实现逆变器的故障诊断。仿真实验结果表明该方法不但能准确检测、定位故障功率管,而且对噪声具有很好的鲁棒性。     

三相逆变器功率管故障智能诊断研究

以三相逆变器-电动机驱动系统为例,研究基于神经网络的逆变器故障智能诊断方法.在三相逆变器易发的功率管开路故障、短路故障及短路故障后逆变器工作状态理论分析和仿真实验研究基础上,建立三相逆变器故障仿真模型.通过仿真实验获取逆变器故障状态下的电机定子电流信号数据,利用信号分段方法提取故障特征构造神经网络的学习样本,并以此训练神经网络,确定用于三相逆变器故障诊断的神经网络结构和参数.在感应电机矢量控制系统中进行仿真验证,仿真实验结果表明,该方法相对已有逆变器故障诊断方法,具有诊断迅速、可靠性高的优点,可在20ms内在线完成上述各种功率管故障的诊断.     

级联H桥七电平逆变器故障的SKSNN-LPP特征提取方法

针对级联H桥七电平逆变器结构复杂,故障特征属性相互交叉,相似故障类间区分度低的问题,提出一种监督核共享近邻(SKSNN)相似性度量方法,并运用于局部保持投影(LPP)算法中,形成一种新的基于监督核共享近邻的局部保持投影(SKSNN-LPP)特征提取算法,用于提取七电平逆变器IGBT开路故障低维敏感特征。首先,采集各故障状态下逆变器交流侧三相电流原始信号数据;其次,利用SKSNN-LPP算法提取嵌入于原始数据中的低维敏感特征;然后,将提取的特征作为支持向量机(SVM)的输入建立故障诊断模型;最后,与传统信号处理及统计分析方法进行了仿真对比分析。结果表明,所提出的特征提取方法能有效减低相似故障类误诊率,诊断精度高达96.4%,明显高于其他方法。     

NPC三电平逆变器的开关管开路故障诊断

开关管故障诊断是三电平逆变器系统实现可靠运行的前提。针对二极管中点箝位型NPC（neutral-poi-nt-clamped）三电平逆变器,提出了一种新颖的开关管开路故障诊断方法。选取开关状态、负载相电流的极性及桥臂相电压作为故障特征,在不同的电流流通路径下进行开路故障特征分析,实现对故障开关管地准确定位。实验验证了所提故障诊断方法的正确性和有效性,与其它开关管开路故障诊断方法相比,该方法不需要复杂的算法,具有诊断迅速、可靠性高的优点。     

基于小波变换的无刷直流电机逆变器故障诊断

故障诊断是实现电机容错控制的前提,为了提高电机系统的可靠性,针对无刷直流电机驱动系统中逆变器功率管的开路故障,采用小波变换对电机三相电流信号进行分析,为了能快速地提取故障信息,提出利用3层以上细节信号的乘积作为检测信号,根据乘积信号的小波变换能够准确找到故障点,以低频小波信号的能量值作为提取特征来识别发生故障的逆变器功率管。该方法故障识别可靠性高,信号特征提取算法简单。仿真及实验结果验证了所提方法的有效性和准确性。     

三电平有源电力滤波器IGBT开路故障诊断方法研究

针对三电平中点钳位式(Neutral Point Clamped,NPC)有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)中功率器件IGBT开路故障的诊断问题,提出采用小波包分析故障信号,提取各频段能量系数作为故障特征,并利用网格搜索支持向量机(Support Vector Machine,SVM)进行分类的诊断方法。将所提方法应用于三个测试点进行测试,分别为逆变输出侧三相补偿电流、直流侧电容电压、电源侧三相电流,然后针对各信号的特点完成故障特征提取与故障类型识别,最后在谐波源三相整流桥触发角变化时进行了适应性实验,结果表明所提出的方法可分别基于三个测试点实现故障诊断,并且基于直流侧电容电压的测量方式对谐波源变化有良好的适应性。     

基于独立量分析的NPC光伏逆变器故障诊断

功率开关器件是逆变器的核心部件,功率开关器件的故障诊断对逆变器的可靠运行意义重大,而功率开关器件故障特征提取技术是实现其故障诊断的技术基础。分析三电平逆变器中常见的功率开关器件开路故障,将故障类型分成典型故障与非典型故障两大类。对于非典型故障应用基于独立量分析的稀疏编码算法对逆变器输出相电压信号进行故障特征提取,并采用BP神经网络的分类器对非典型故障进行诊断。通过仿真验证其可行性,故障诊断准确率达到95%,并通过与小波分析及主元分析的特征提取算法的对比试验,说明独立量分析算法的在逆变器开关器件开路故障特征提取应用的合理性和优越性。     

分段Prony算法在特高压输电线路故障信号分析中的应用

本文在分析现有的基于相对均方误差的分段Prony算法受噪声干扰严重、分段不准确的基础上,提出了基于小波变换的分段Prony算法,该分段方法抗干扰能力强、计算速度快。文中对加入不同信噪比噪声的信号使用小波变换检测突变点对信号进行分段,得到较理想的分段结果,并对分段Prony算法各个子段之间参数关系进行分析和计算。同时针对带并联电抗器的特高压输电线路故障相恢复电压的特点,利用改进的分段Prony算法分别对发生瞬时性故障和永久性故障的故障相电压信号进行分析,提取出电压暂态分量,有效地区分出带并联电抗器的特高压输电线路的故障性质。     

基于Prony算法的小电流接地系统单相接地故障选线研究

Prony算法是用一组指数函数的线性组合来拟合等间隔采样数据的方法,可以从中分析出信号的幅值、相位、衰减系数、频率等信息。通过对故障零序电流特征的分析,提出采用Prony算法来提取故障零序电流的谐波分量的信息,比较谐波分量的幅值和相位来实现正确选线。理论分析及仿真实验表明该方法可以准确实现小电流接地系统单相接地故障选线。     

基于Duffing系统和扩展Prony算法的异步电动机转子断条故障检测

针对异步电动机经常发生的转子断条故障,提出一种Duffing系统与扩展Prony算法相结合的检测方法。利用Duffing系统对初始参数的敏感性准确提取定子电流信号中的故障特征分量,但Duffing系统无法对故障特征分量幅值进行有效估计。为解决该问题,提出利用扩展Prony算法确定各故障特征分量的幅值和初相角。仿真和实验结果表明所提方法切实可行,且算法简单、结果直观。     

基于I-DPWM的三电平中点钳位光伏逆变器漏电流抑制方法

对于三电平中点钳位光伏逆变器,基于断续脉宽调制(discontinuous pulse width modulation, DPWM)并通过选择特定矢量进行钳位控制的方法,存在矢量分解计算时间长、注入共模电压分量和漏电流过大等不足。对此,提出了一种基于I-DPWM的三电平中点钳位光伏逆变器漏电流抑制方法。通过计算各类DPWM等效调制波来解析注入的低频共模电压分量。针对低频共模电压分量最小的DPWM1,在低频共模电压不连续点注入新的零序分量,通过减小低频共模电压来抑制漏电流幅值。同时,采用载波实现DPWM,免去了复杂的矢量运算。最后,在Matlab/Simulink平台建立了20 kW三电平中点钳位光伏逆变器的仿真模型,同时结合所设计的125 W实验样机验证了所提方法的有效性。     

中点电位平衡的三电平逆变器SVPWM简化算法及其实现

对中点钳位式三电平逆变器空间矢量调制算法和中点电位平衡控制方法进行研究,所介绍的三电平参考电压分解的空间矢量调制简化算法可避免传统开关时间的繁琐计算。中点电位的不平衡是中点钳位式三电平逆变器的一个固有问题,从矢量调制的角度分析了中点电位波动的本质和规律,并提出了一种基于简化调制算法的中点电位平衡控制方法,该方法通过调整平衡控制因子可较精确地控制中点电位的平衡。仿真分析和实验结果验证了简化算法的可行性和平衡控制的有效性。     

中性点经ZnO非线性电阻接地系统的故障识别方法

根据中性点经ZnO接地系统下发生不同故障时高频分量的差异性特点,提出了中性点经ZnO非线性电阻接地系统的故障识别方法。首先,利用小波多尺度变换分析不同故障时高频分量的衰减性差异,其次,利用Prony算法提取高频分量的幅值信息,并计算固定时间窗内的幅值比提出识别判据,最后,结合实际系统继电保护方案及ZnO非线性电阻作用的有效性形成故障识别方法。通过大量仿真及计算表明,无论故障点位置在何处,该方法均能够正确、有效识别瞬时性故障和永久性故障。