基于傅里叶变换和神经网络的逆变器故障检测与诊断

提出了一种基于傅里叶变换和神经网络的逆变器故障检测与诊断方法。利用加窗傅里叶变换提取逆变器输出信号的正序对称分量,提出了谱残差和相对谱残差的概念,利用获得的基本谱残差实现了逆变器的故障检测。通过对谱残差和谱相位的对比分析,提出了一种简单的故障判断逻辑,实现了逆变器故障桥臂定位。最后利用神经网络方法,实现了故障元件的分离。仿真结果表明了本文方法的有效性。     

逆变器供电的电动机变频调速系统实时故障检测

针对逆变器开关元件短路及断路故障问题，提出了一种新的电动机变频调速系统实时故障检测方法。基于对称分量方法，研究了逆变器输出电压信号的正序对称分量，建立了变频调速系统的数字状态空间模型。利用卡尔曼滤波实现了电压信号的基本正序对称分量实时无偏估计，通过实际系统与理想无故障系统基本正序对称分量的比较，提出了基本谱残差的概念，并给出了故障决策函数，实现了调速系统的实时在线故障检测。仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于电压残差的逆变器实时开路故障诊断

逆变器是各类变频调速系统的重要组成部分,它的安全性和可靠性是保证系统稳定运行的关键。但其故障率通常较高。针对逆变器的IGBT开路故障,通过分析比较逆变器在正常状态与开路故障状态下的三相电压,提出了一种以线电压为检测对象的简易实时诊断方法,即利用实际的线电压和开关信号得到三相电压及其残差,并根据三相电压残差间的关系进行故障识别。仿真结果表明,该方法能够在线准确地实现逆变器IGBT单管及双管开路故障诊断,且不受闭环和负载扰动影响。     

无电压传感器逆变器开路故障诊断方法

为了提高永磁同步电机(PMSM)控制系统的可靠性,提出一种基于二阶滑模电压观测器和混合逻辑动态模型(MLD)的无电压传感器逆变器开路故障诊断方法。首先构建正常工作与故障状态下电压源逆变器的混合逻辑动态模型,并对两种状态下电机电压的残差进行分析。通过提取电压残差中所包含的故障信息,实现了逆变器开路故障的诊断与定位。同时,提出一种二阶滑模电压观测器对电机电压进行实时估计,避免电压传感器所带来的增加系统复杂性与成本的问题,减少系统潜在故障源。最后,通过实验验证了该方法的有效性。     

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。     

基于Park变换和神经网络的逆变器故障检测方法

为实现实时检测逆变器电路中功率元件的故障,提高逆变器电路工作的可靠性,提出了一种基于Park变换故障检测算法和神经网络的逆变电路开路故障检测方法.利用Park变换得到三相电流基波幅值作为特征量用于故障检测,基于BP神经网络并结合简单逻辑判断即可实时检测逆变器电路的故障类型、故障桥臂以及故障元件位置,仿真结果论证了方法的可行性.     

级联SVG逆变器的IGBT开路故障诊断研究

为了实现SVG逆变器中的IGBT开路故障的定位,提出了基于FFT分析和神经网络的故障诊断方法。该方法首先利用FFT分析技术,对H桥逆变器的输出的电压信号进行FFT分析,找出各次谐波含有率的规律,将谐波含有率较高的谐波作为特征信号。最后利用BP神经网络方法,实现了故障元件的定位。在Matlab搭建的级联SVG逆变器的IGBT开路故障系统中进行仿真实验验证。仿真实验结果表明,文章所提出的故障诊断方法能有效实现故障元件的定位。     

基于滑模观测器的MMC IGBT开路故障诊断

为了提高模块化多电平变换器(MMC)系统的可靠性,提出了一种基于滑模观测器的MMC子模块(SM)开路故障诊断方法.首先根据MMC的运行原理设计了滑模观测器.再利用观测器估计的输出与传感器测量的输出构造残差信号,通过对残差信号的分析实现子模块开路故障的检测.然后根据故障子模块输出电压特性确定故障位置.最终,在MATLAB/Simulink中搭建单相MMC仿真模型,模拟其中的一个子模块的IGBT发生开路并进行故障诊断.结果表明提出故障诊断方法的正确性.     

基于数学形态谱的逆变器功率管开路故障诊断

针对逆变器功率管开路故障,提出一种基于数学形态谱的逆变器开路故障诊断方法。利用逆变器故障状态下的三相输出电流出现波形上缺失、下缺失、上下都缺失以及严重畸变的差异,求取正常电流信号及上述4种故障电流信号的形态谱,提取形态谱中前11个归一化谱值作为特征向量输入ELM神经网络进行区分,并结合简单的三相输出电流故障判别机制,实现故障功率管的准确定位。仿真结果表明,该方法的故障区分率超过96%。最后利用实验数据验证了所提方法的有效性。     

计及故障距离的配电网单相接地有源消弧法

传统有源消弧法通过控制母线处故障相电压实现消弧,由于故障线路上存在电压降落,故障点电压与母线测量点电压存在偏差,难以实现可靠消弧.本文提出了一种基于故障距离估计的有源消弧方法,采用二分法估计故障距离,计算合适的参考电压,根据故障距离估计值和负荷阻抗调整逆变器参考电压,通过逆变器跟踪参考电压实现对故障电流和恢复电压的抑制,有效消除线路电压降落给消弧带来的影响.PSCAD/EMTDC仿真结果表明,该方法能有效抑制故障电弧,具有可行性.     

基于三相电流残差的功率管多管开路故障诊断

牵引逆变器是电力牵引交流传动系统的重要组成部分,它的可靠性直接影响着机车的安全稳定运行,其主电路功率管(IGBT)是最易发生故障的部分。针对IGBT的多管开路故障,提出了一种基于三相电流残差的多管开路故障快速在线诊断方法;通过分析牵引逆变器在正常条件和各开路故障类型下的三相电流,得出了发生多管开路故障情况下的三相电流残差特征;利用控制系统中的电流给定信号重构参考三相电流与实测电流进行运算,并根据三相电流残差特征进行故障定位。最后给出了半实物实验结果,验证了该诊断方法能够快速实现IGBT单管及双管开路故障诊断,且不受闭环控制和负载扰动影响。     

基于Prony算法的三电平逆变器开路故障诊断方法

针对传统基于信号分析的中性点箝位(NPC)逆变器故障诊断方法存在频谱易泄露,及难以分析非稳态、非线性故障信号的问题,提出一种基于Prony算法的三电平逆变器开路故障诊断方法。首先,采用小波变换对原始测量信号去噪预处理,克服Prony法对噪声敏感的缺点。其次,通过Prony分析拟合逆变器的三相电流信号,提取其幅值、频率、相位、衰减因子四维故障特征。然后,应用支持向量机(SVM)对中性点箝位逆变器故障进行分类。最终,在仿真平台上验证文中所提算法,仿真结果表明,对中性点箝位逆变器开路时瞬变非线性电流信号可以有效的提取故障特征,实现单、双管的开路故障诊断。     

直流输电系统换流站保护适应性分析及优化方案研究

为防止直流输电系统换流站保护在区外故障下误动作,分析换流站保护的适应性,并提出不影响保护速动性与灵敏性的逆变站保护优化方案。利用最小电压前行波与电压反行波幅值积分比值构造逆变站区内外故障的识别判据,进而考虑逆变站保护与区外交流系统保护在时间上的协调配合,设计逆变站保护在区外故障下的防误动策略。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,所提保护优化方案不受故障位置、故障类型、故障初始角、过渡电阻以及噪声干扰的影响。     

PMSM DTC系统逆变器故障的模糊神经网络诊断

针对永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)系统中常见的电力电子逆变器故障,提出了一种基于智能策略的诊断方法。根据PMSM DTC系统逆变器故障的特性,建立了一个自适应神经模糊网络的模型,选择PMSM的电流量作为故障检测和诊断的信号源,对系统正常及故障状态下的电流特性进行了分析,并利用训练好的模糊神经网络进行逆变器的故障诊断。仿真结果表明,该方法仅需检测电机的一相电流便可直接实现逆变器多种常见故障的诊断,摒弃了复杂的信号变换,同时节约了系统成本,保障了故障系统容错策略的实施。     

A fault‐tolerant modular multilevel inverter topology

Multilevel inverter topologies have received an increasing importance for their modular structures with better integration of renewable energy sources and reduced filtering requirements. But reliability is compromised in the process of decreasing the number of switches to produce the maximum number of voltage levels. This paper elevates a single‐phase fault‐tolerant inverter topology, which is modular in structure. The proposed inverter is analyzed for open‐ or short‐circuit faults in sources and open‐circuit faults in switches. Sine Pulse Width Modulation with multicarriers technique is used to control the circuit. The carrier signals are reconfigured under fault conditions based on levels to be generated by bypassing the faulted switch or source. The circuit is simulated in MATLAB/SIMULINK, and experimental setup is developed to claim the fault tolerance of proposed inverter.     

基于改进谱峭度图与多维融合CNN的轴承故障诊断方法

针对轴承振动信号中存在与故障特征相关性较低成分的干扰导致故障诊断准确率降低的问题，提出了一种基于改进谱峭度图与多维融合CNN的轴承故障诊断方法。首先，为提高振动信号与故障特征的相关性，减少干扰成分，以双树复小波包变换为基础构建改进谱峭度图模型，增强多分辨率差异性故障特征表达。然后，考虑丰富特征评价维度，构建多维融合CNN模型，将原始信号与改进谱峭度图共同作为多维特征输入实现故障精准诊断。实验结果表明，该方法能够提取各类轴承振动信号中具备差异性的故障特征，在多工况下均能够准确识别轴承故障，具有较好的诊断精度。