基于输入电流和输出电压的Vienna整流器单管开路故障诊断方法

单管开路故障是Vienna整流器的常见故障形式,为提高单管开路故障诊断的准确性和可靠性,基于输入电流和输出电压提出了一种故障诊断方法。首先,分析单管开路故障时的故障机理,选取故障时输入电流和输出电压作为故障特征量;然后,通过检测输入电流的零值稳区和分析输出电容电压差的谐波变化,设计故障诊断方法;最后,通过仿真和实验验证了所提方法的有效性。所提出的方法结合电流、电压故障特性,在快速诊断的同时大幅提高了诊断结果的准确性和可靠性,在负载突变的情况下仍能正确工作,并且不需要添加额外的硬件设备,方便嵌入已有的控制系统中,能够实现单管开路故障的快速在线诊断。     

一种基于深度神经网络的直流充电桩故障诊断方法

针对直流充电桩故障多发的现状,提出一种基于深度神经网络的直流充电桩故障诊断方法,利用对整流器输出电压的监测实现充电桩故障实时诊断.利用电路仿真软件对直接电流控制系统、同步PI电流控制和一种旋转坐标系解耦控制等典型的控制策略在正常运行、功率器件故障、控制元件故障等运行状态下进行仿真,得到了720组输出电压波形数据.将这些输出电压波形数据作为数据输入对深度神经网络进行训练,得出了基于数据指针向量的故障诊断判据.结果 表明,该方法可正确实现直流充电桩的故障诊断,模型的计算误差满足要求.     

基于电力电子变压器的串联型12脉波整流器

针对串联型多脉波整流器中移相变压器体积大与重量高等问题,研究一种基于电力电子变压器的串联型12脉波整流器.该整流器由AC-AC变换器及高频多脉波整流器组成;分析了AC-AC变换器的工作原理,并根据工作原理设计了其控制策略,获得了AC-AC变换器输入、输出电压之间的定量关系;设计了Y/Δ/Y型移相变压器,并根据其结构获得了其输入电压与整流桥输入电压之间的数学关系;利用开关函数法确定了2个三相二极管整流桥的导通模态,建立了电力电子变换器输入电压与整流器输出电压之间的定量关系;引入等效电阻的概念,建立了整流器解析模型,获得了电力电子变压器输入电流以及输入功率因数的表达式.仿真和实验结果表明,使用电力电子变压器代替工频主变压器后,主变压器体积和重量减小三分之二,电力电子变压器输入电流THD值为6.5％左右,负载电压和电流保持恒定.     

基于改进谱峭度与电流均值的牵引整流器开路故障诊断方法

针对动车组牵引整流器IGBT的开路故障诊断问题,以CRH3型动车组的牵引工况为例,提出一种基于改进谱峭度与电流均值的新型诊断方法。分析单个IGBT开路和2个IGBT同时开路故障下牵引整流器的网侧电流突变情况,根据网侧电流的突变特征将其分类;计算网侧电流的改进谱峭度(SK)以检测故障发生类别;结合电流均值法定位故障。所提的改进方法不需要复杂分类器,在实际应用中方便可行,仿真结果表明该方法能有效实现动车组牵引整流器的故障诊断。     

中小型无刷励磁同步发电机组旋转整流桥二极管开路故障的在线检测方法

针对中小型无刷励磁同步发电机组旋转整流桥二极管的单管开路故障问题,提出一种基于柔性线圈的诊断方法.以一台改造184 B型6.8 kW三相无刷励磁同步发电机组旋转整流桥的一个二极管发生开路故障为例,结合励磁机电枢绕组的空间布局及其感应电动势特点分析了旋转整流桥二极管的导通规律,根据二极管开路故障前后电枢磁场的变化特征,获取了电枢磁场增量磁势特征并确立了故障判据,提出在励磁机定子铁轭上包绕柔性线圈,通过柔性线圈感应电压的25 Hz转频分量检测和识别二极管开路故障.二维有限元仿真和样机实验结果表明,利用柔性线圈感应电压的25 Hz转频分量可以实现对旋转整流桥二极管开路故障的在线检测.     

单相级联中点箝位整流器 IGBT 和传感器的统一故障诊断方法

电力电子牵引变压器(PETT)含有大量易故障的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)以及传感器,导致系统可靠性和稳定性降低。以PETT前端的输入级——单相级联中点箝位整流器(SPCNPCR)为对象,研究了一种IGBT与传感器故障的统一故障诊断方法。首先,建立SPCNPCR的混合逻辑动态模型,并通过此模型估计得到网侧输入电流和输入电压;然后,通过比较测量得到的输入电流、电压实际值和混合逻辑动态模型得到的估计值计算出残差以及残差变化率。进一步地,将电压残差用于定位发生IGBT开路故障的整流器模块,将电流残差用于检测模块中具体的故障IGBT和故障的传感器。该诊断方法可定位发生故障的整流器模块且实现该模块内单个或多个IGBT的开路故障定位,同时也可有效区分网侧电流传感器的增益故障、偏移故障和漂移故障诊断。最后,通过硬件在环测试系统验证了所提诊断方法的有效性。     

基于瞬态电流角度的维也纳整流器单管开路故障的在线辨识

为提高维也纳整流器单管开路故障的辨识速度,通过分析单管开路故障后的电流故障特征,在不增加额外硬件电路的条件下,提出了一种基于瞬态电流角度的单管开路故障辨识方法。此方法利用输入电流的角度信息与非故障相电流瞬时值进行故障相定位和故障开关管定位,实现了维也纳整流器单管开路故障的在线辨识,具有良好的抗负载波动能力,并将故障开关管定位时间缩短至与故障相定位时间一致,能够在10%~70%工频周期内在线辨识维也纳整流器单管开路故障,对整流器的安全运行和后续维修提供了保障。     

基于综合能源系统的固态变压器中开关器件故障特性分析与诊断

综合能源系统是主动配电网实现能量综合管理的重要手段与工具,其可靠性与该系统中大量应用的固态变压器的可靠性直接相关.该文针对配电网固态变压器的输入级、中间级和输出级中开关器件开路故障和短路故障开展研究,并对其故障后电压和电流畸变进行分析.以配电网固态变压器中由级联多电平变换器组成的输入级、中间级和输出级的基本工作原理及运行方式为基础,研究了其开关器件在各个故障下电压和电流的畸变,并总结其故障机理和故障特性,通过建立特定波形畸变和故障点位置与类型之间的关系,辨识开关器件故障的位置与种类.最后通过仿真对故障特性进行了验证,并提出了基于故障机理和故障特性的开关器件故障诊断方法.     

基于电流矢量特征分析的逆变器开路故障快速诊断与定位方法

提出一种基于电流矢量特征分析的三相电压源逆变器单开关管开路故障快速诊断与定位方法。该方法仅仅利用三相电压源逆变器的输出电流,根据电流矢量瞬时频率特征和电流矢量瞬时角度特征在逆变器故障前后发生的变化进行故障诊断,其中利用电流矢量瞬时频率的变化进行故障快速诊断,结合电流矢量瞬时角度信息进行故障相定位,并结合一种基于电流平均值的诊断变量进行故障开关管定位。通过仿真和搭建硬件实验平台证明所提出的故障诊断与定位方法能够有效地快速定位出故障相以及故障开关管。     

基于实时电流幅值的风电整流器故障诊断方法

直驱式风电系统整流器的开路故障会造成机侧交流电流半相缺失、直流侧电压波动、发电机转速波动等问题,严重影响风力发电系统的运行稳定性。文中提出一种基于实时电流幅值的永磁直驱风电系统整流器开路故障诊断方法,利用电机的运行特性来计算实时电流幅值,实现对故障的实时诊断和定位;将故障状态下的电流幅值与设定的电流幅值阈值进行比较,利用电流幅值异常所在区间来判定故障开关管位置,消除误差和外界条件变化带来的误诊断。实验结果验证了理论分析的正确性和故障诊断方法的有效性,通过与其他方法进行对比,验证了文中方法的检测速度和多管故障的诊断能力。     

基于NCAV和电路等效替换的PWM整流器容错控制系统

三相脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)整流器因其具有可控的功率因数、网侧三相电流趋于正弦、直流侧电压稳定等优点,在电机控制、风力发电并网、柔性直流输电和微电网等领域得到广泛应用。为了提高三相PWM整流器可靠性,文中提出了一种PWM整流器容错控制系统,该系统结合了归一化电流平均值(normalised current average value,NCAV)故障检测法和基于电路等效替换的容错方法。该控制系统在功率开关管单管开路故障情况下能够实现故障检测和诊断,并进行快速的容错控制,从而减少单管开路故障对系统造成的影响,改善故障下三相电流波形,减小输出电压纹波,提升系统的整体性能和可靠性。通过仿真验证了该控制系统的有效性。     

VSC-HVDC送端换流器IGBT开路故障诊断方法

为了实现VSC-HVDC系统送端换流器IGBT开路故障的在线诊断,首先基于送端换流器拓扑结构得到了换流器开关函数模型,给出了基于开关函数的三相电压残差定义;然后推导了2类单桥臂IGBT开路故障和4类双桥臂IGBT开路故障下的三相电压残差计算公式,分析了IGBT开路故障的电压残差特征。基于此,通过设定电压残差阈值和IGBT故障标志,提出了基于电压残差的送端换流器IGBT开路故障诊断方法。最后,对所提诊断方法进行了半实物实验验证,实验结果表明,所提方法能够准确诊断出各类单桥臂IGBT开路和双桥臂IGBT开路故障,且具有一定的抗干扰性能。     

三相-单相矩阵变换器容错控制与输入电流优化

为提高三相-单相矩阵变换器(3-1MC)的供电可靠性,针对开关元件的开路故障与短路故障,研究了3-1MC的容错控制调制策略并设计了带解耦电感的容错控制拓扑。利用快速熔断器将短路故障转换为开路故障,将2种故障归结为开路故障,并对不同桥臂的开路故障控制策略进行了分析与计算。为实现输入电流的优化,提出对补偿电感进行功率解耦、中线电流补偿及退出运行等策略。通过仿真与实验对所设计的容错控制策略进行了验证,结果表明,在硬件改动较小的前提下,在不同桥臂故障下3-1MC均能维持输出电压稳定,同时输入电流的畸变较小。     

六相整流系统变压器一次侧断相分析

对变抽头六相整流系统断相现象进行了详细的理论分析、仿真研究和试验验证,指出断相六相整流系统相当于两个单相桥式整流的并联,得到了变抽头在断相时失效的结论.两整流桥断相时的输入输出电压在理想情况下只是大小不同,相位完全一样,在非理想情况下波形发生较小畸变.该整流系统断相时直流输出电压近似为正弦半波,直流脉动特别大,对电网的电磁干扰非常严重;负载电流绝大部分流经与变压器星形二次侧相连的整流桥,而与三角形二次侧相连的整流桥上只流过较小的电流.上述结论对变压器和整流二极管参数选定以及该系统的故障诊断与实时处理具有重要的指导作用.     

一种适用于HVDC带双无源谐波注入的串联型36脉波整流器

为了提升海上风电并网HVDC系统中的串联型二极管多脉波整流器的谐波抑制能力,提出一种基于直流回路双无源注入电路的串联型36脉波整流器。该整流器采用两个辅助无源注入电路,通过电流调制后产生电压注入谐波,最终可将交流侧输入相电压由12阶梯波倍增至36阶梯波。分析了双无源注入电路工作原理及特性。在此基础上,推导了整流器交流侧输入电压表达式。并以电压谐波畸变率最小为目标,设计了注入变压器的匝比参数。最后结合工程应用,讨论了辅助无源电路中二极管开路故障时系统的容错能力。理论分析及仿真结果表明,所提出的整流器具有谐波抑制能力强、结构简单、可靠性高和鲁棒性强等优点,更适用于高电压大功率场合。     

基于DSP的三相整流器在电池储能中的应用

为了实现电能在储能电池与电网之间的双向流动,设计了一种基于DSP的全数字化空间矢量脉宽调制(SVPWM)三相整流器闭环系统.该整流器在控制策略上采用数字型双闭环PI算法,并选用DSP芯片和相应的高速数据采集电路、驱动和保护电路等实现闭环控制.给出了整流器硬件的拓扑、控制系统结构及软件程序流程,然后在基于TMS320F2...     

一种直流侧带混合谐波抑制电路的24脉波整流器

常规12脉波整流器会对电网造成大量谐波污染。为同时提高整流器交、直流侧电能质量,提出了一种直流侧带混合谐波抑制电路(Hybrid Harmonic Suppression Circuit, HHSC)的24脉波整流器。所提整流器由常规12脉波整流器、抽头变换器(Tapped Inter-Phase Converter, TIPC)和补偿电路(Compensation Circuit, CC)组成。TIPC的输出端与负载串联,直接调制整流桥的输出电流和电压。CC与负载并联,间接调制整流桥的输出电流,然后根据交、直流两侧电流关系和直流侧电压关系,最终使整流器输入电流接近正弦波,输出电压由12脉波倍增至24脉波。该方法仅需小容量(仅为输出功率的2.65%)的HHSC即可有效降低输入电流谐波和输出电压纹波,具有高谐波抑制性能、低谐波抑制代价等优点。在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,验证了所提方法的正确性和有效性。