军用飞机PHM技术进展分析及问题研究

在研究故障预测与健康管理(PHM)技术体系构建、数据采集与运用、系统状态监测与故障预测、验证评估等发展现状的基础上,结合新阶段装备PHM工程应用现状,从装备测试性设计与验证、多源故障信息交互与管理、寿命预测与维修支持、验证评估及标准制定等方面分析军用飞机PHM技术面临的瓶颈问题,并指出应重点开展包括测试性试验技术、智能信息处理与融合技术、航空装备与信息标准化管理技术、数据挖掘与平台构建技术等方面的研究,最后对我国PHM技术的发展给出思考与建议。     

电力变压器故障预测与健康管理:挑战与展望

电力变压器故障机理复杂且维修成本高昂,对电力系统的安全稳定运行具有明显的消极影响。在数据完备的情况下,获得变压器运行状态的健康指标,对其进行适当的状态维护或预防性维护,对电力系统安全稳定运行具有显著的积极作用。而当前的研究成果大多关注变压器健康管理的某一层面或某一阶段,致使研究成果较为孤立、集成性较差。首先,梳理了目前电力变压器研究存在的主要问题,并给出了基于故障预测与健康管理(PHM)的解决思路;然后,初步界定了电力变压器PHM的管理周期,并系统分析了国内外针对电力变压器健康监测、故障诊断与预测的研究成果;最后,讨论并展望了未来开展大型电力变压器PHM的若干问题。     

故障预测与健康管理系统相关标准综述

随着故障预测与健康管理(prognostics and health management,PHM)技术的快速发展和实际应用的不断深入,PHM相关标准的建立就显得非常重要。首先给出了PHM的概念和技术内涵,指明PHM标准应该规范的内容,并介绍了国内外的研究现状;其次综述了现有国外标准化组织和机构中与相关的标准,并按照视情维修(CBM),故障预测与健康管理(PHM),综合航天器健康管理(IVHM)和状态使用和管理系统(HUMS)对PHM相关标准进行了深入分析;最后对我国PHM标准开发提出了几点建议,并指明了下一步工作的重点和研究方向。     

故障预测与健康管理技术综述

本文介绍了故障预测与健康管理技术(prognostics and health management,PHM)的基本概念和研究内涵,重点对故障预测体系结构、方法、相关标准以及国内外研究现状进行了综合论述和分析,总结了当前的研究热点和存在的技术难点,展望了未来研究发展趋势。     

重载列车PHM 关键技术研究综述∗

重载列车部件传统计划修方式较低效,有必要开发更高效的运维技术.故障预测与健康管理(PHM) 系统 能够通过智能化感知技术收集车辆运行数据,转化为电信号和数字信号;运用信息传输与通信技术,实现车对车、车 对地、列车内部的数据传输;通过数据处理,实现故障预警和寿命评估,提供状态修方案,降低维护成本.梳理了 PHM 关键技术在重载列车的应用现状,为后续的故障预测与健康管理系统研究提供参考.     

船舶PHM技术综述

介绍了复杂船舶系统故障诊断、预测和健康管理(diagnosis,prognostics and health management,PHM)的来源、概念和特点。然后,重点分析国内外PHM技术研究现状,对不同类型的故障诊断、预测方法的现状、特点和发展趋势进行了分析,并分析了目前主流的舰船PHM系统的研究现状。在此基础上,剖析船舶PHM技术面临的技术挑战,展望其发展趋势和应重点关注的研究问题。     

2017年第8期“宽禁带半导体电力电子器件”专辑征文启事

<正>电力电子器件是电力电子技术的核心,其主要功能是通过器件的高速开关完成各种电能形式的相互变换。随着科技的进步,人类的电力使用与电力电子器件的关系越来越密切,对它的开发与使用逐渐成为人类实现"节能减排"目标的重要手段之一。电力电子器件的性能优劣将直接影响到电能的利用效率。目前常用的Si基电力电子器件经过几十年的发展已经逐渐接近了材料本身的理论极限。为从根本上解决这一问题,发展有更高的功率密度输出、更高的能量转换效     

大力发展交流变频调速技术

电力电子技术是能源技术、电子技术和控制技术三大领域的交叉,电力电子与电气传动技术又是功率变频和控制的技术,其主要功能是利用大功率半导体器件及其相应的控制与保护电路实现对电能某些参量和特性的控制与变换,以实现电力的某些使用目的,并提高使用的质量与效率。电能控制与变频技术早期应用电子管,到60年代发展成晶闸管整流器。70年代在晶体管渐趋成熟的基础上,进而又发展集成电路技术,从而推进了微电子技术迅猛发展。从80年代开始,电力电子技术和微电子技术保持着平行的发展势头,使新型电力电子器件层出不穷,并发展成把电力电子器件与…     

一种基于系统辨识的Buck型变换器特征参数提取方法

故障预测及健康管理(prognostics and health management,PHM)对于保障系统的安全可靠具有重要作用。随着电力电子装置在各领域的应用愈发广泛,急需研究电力电子装置的PHM技术。特征参数提取是PHM技术的基础,该文首先简要说明了电力电子电路特征参数提取的研究现状。然后针对基于混杂系统模型的电力电子电路参数辨识方法中,存在较多影响实际辨识精度的非理想因素这一关键问题,以电路中目标器件为建模对象建立线性模型,提出了一种通用性较好的Buck型变换器参数提取方法,并结合Matlab仿真分析了该方法的性能,包括收敛速度以及辨识精度。最后进行实验验证,实验结果表明,该方法的参数辨识精度可达95%以上,验证了这一方法的有效性。     

基于PHM的伺服机构健康管理研究

PHM（故障预测与健康管理）技术对于推动装备视情维修能力的实现具有重大意义。本文在介绍PHM内涵及功能的基础上,立足伺服机构特点,设计了伺服机构PHM分层体系结构,构建了伺服机构PHM系统模型。重点分析其所需要的关键技术,提出局部模型辅助基于数据知识的思想。最后就开展伺服机构健康管理研究的意义进行了论述。     

“电力电子器件及装备的可靠运行与健康管理”专题特约主编寄语

正随着大容量电力电子器件及装备在中国战略性产业领域中的广泛应用与深度融合,其运行环境和工况日益复杂多样,可靠性要求也愈加严苛。同时,以碳化硅/氮化镓材料为代表的第三代功率半导体器件技术也在蓬勃发展。电力电子器件在提高装备功率密度和变换效率的同时,也带来了诸如高频电磁干扰、极端条件运行下可靠性不高等问题。其关键原因,一是缺乏有效的电力电子器件及其组合失效机理与可靠性建模分析方法,难以对其运行边界进行准确评估;二是缺乏电力电子器件及装备运行可靠性主动调控方法,无法实现器件及装备健康状态的高效管理,制约了电力电子装备的快速发展。因此,研究电力电子器件失     

基于PHM的伺服机构健康管理研究

PHM(故障预测与健康管理)技术对于推动装备视情维修能力的实现具有重大意义。本文在介绍PHM内涵及功能的基础上,立足伺服机构特点,设计了伺服机构PHM分层体系结构,构建了伺服机构PH M系统模型。重点分析其所需要的关键技术,提出局部模型辅助基于数据知识的思想。最后就开展伺服机构健康管理研究的意义进行了论述。     

绝缘栅双极型晶体管传热模型建模分析

绝缘栅双极型日体管(简称IGBT)等全控型电力电子器件是电能变换装置的核心部件,由于电力电子器件的工作性能与可靠性等都与其工作结温直接相关,而电力电子器件的热阻抗直接影响器件的结温,开展以IGBT 热阻网络为对象的传热特性研究对于延长IGBT的使用寿命和提高其应用可靠性具有很重要的现实意义.为此,概述了IGBT物理结构...     

浅谈电气专业“电力电子技术”课程的教学改革

电力电子技术是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术,它以实现“高效率用电和高品质用电”为目标。电力电子技术是由电子学、电力学和控制理论三大学科交叉而形成,是电力半导体器件、电力技术、信息电子技术、自动控制技术等学科相互交集、相互渗透的学科,也是目前最活跃、发展最快的学科之一,更是电气工程及其自动化专业的一门重要的专业基础课。     

电力电子——快速成长应用广阔的节电产业

电力电子技术与节电 电力电子技术是利用电力电子器件对电能进行变换及控制的一种现代技术,基本功能包括:整流(交流变成直流)、逆变(直流变成交流)、斩波(直流变成直流)、变频(改变供电频率)、开关和智能控制等.它使电网的工频电能最终转换成不同性质、不同用途的电能,以适应千变万化的用电装置的不同需要.     

车载变压器故障预测与健康管理研究进展

车载变压器是高速重载列车的动力来源,其设计结构复杂,运行工况恶劣,且传统计划检修方式存在欠维修和过度维修等问题。针对这些问题,研究了车载变压器的油箱、绕组结构特点和运行特征,分析了电压波动、激磁涌流、散热不良、高次谐波、机械振动等恶劣运行工况和外部环境对车载变压器绝缘系统的影响。进一步总结了目前车载变压器故障预测与健康管理(prognostic and health management,PHM)研究存在的关键问题,给出了车载变压器PHM的体系结构及工作流程,阐明了PHM各周期间的逻辑关系,分析了国内外车载变压器状态监测、状态评估、故障诊断、故障预测与维修决策等方面的研究现状及存在和待解决的问题,并探讨了未来开展车载变压器PHM值得继续研究的方面。     

面向PHM的桌面超算平台设计

针对复杂武器装备故障预测与健康管理(PHM)中存在的传感器种类多、采集数据量大,实时性要求高,运行平台性能低等问题,设计了一种PHM桌面超算平台。该平台基于数字信号处理器+现场可编程门阵列(DSP+FPGA)异构计算架构,用于实现系统的故障诊断、预测与健康管理功能。PHM桌面超算平台利用多块包含DSP和FPGA的协处理卡对PHM数据处理任务进行加速计算,并提供多通道高速数据采集和算法模型验证等功能。实验验证表明,该平台运行可靠,实用性强,为实现武器装备PHM系统功能提供了高性能运行平台。     

特约主编寄语

<正>当前,能源革命、智能电网建设、新能源汽车、轨道交通、分布式发电、航空航天等领域需要高效、高密度、高可靠的新一代电力电子装置。各类电力电子装置的核心是基于半导体材料的电力电子器件。然而,基于传统硅材料的高压器件性能已趋近,其材料特性决定的极限,难以满足新一代电能变换装置对电力电子器件的性能需求。以碳化硅(SiC)为代表的宽禁带半导体器件具有导通/开关损耗低、开关速度快、工作频率高、耐高温等优点,能够实现更高能效、更高容量、更小体积的电力电子装置,是构建电能发、     

基于修正混杂系统模型的Boost变换器LC参数辨识方法

故障预测及健康管理(prognosticsandhealth management,PHM)对于增强系统的可靠性以及提高系统的可维护性具有重要意义。随着电力电子装置在各领域的广泛应用,研究电力电子装置的PHM技术势在必行。由于具有非侵入性的特点,基于混杂模型的LC参数辨识方法是一种先进的PHM技术实现方式。然而,由于忽略了开关瞬态的二极管电流的突变,现有的混杂模型并不适用于Boost型电路。为了解决这一问题,对现有模型进行了修正,并提出一种基于小波去噪以及最小二乘算法的参数辨识方法。通过Matlab/Simulink仿真分析和实验验证,结果表明,该方法的参数辨识精度可达95%以上,验证了该修正模型的有效性。     

大容量电力电子器件结温提取原理综述及展望

电力生产、传输和消费方式的变革对大容量电力电子装备的可靠性提出了更高的要求。温度诱发的器件失效是电力电子系统失效的主要原因。因此,对器件结温的精确提取是大功率电力变换装备的寿命预测、健康管理和可靠性评估的基础。该文概述大容量电力电子器件结温提取原理和相关技术的最新进展,梳理现有器件结温检测技术的分类方法和主要特点,特别是对热敏感电参数提取方法的工作原理、典型特征进行总结和归纳,并从线性度、灵敏度、泛化度等指标对结温提取方法进行初步评估。在此基础上展望大容量电力电子器件结温提取的未来研究方向。