基于Levenberg-Marquardt算法和广义S–变换的无绝缘轨道电路补偿电容的故障检测

本文利用传输线理论分析了无绝缘轨道电路补偿电容故障对轨道电路短路电流幅度包络的影响,提出了短路电流幅度包络的回归模型,并利用Levenberg-Marquardt(L-M)算法验证了该模型的正确性和适用性.根据机车信号的工作原理,将对短路电流幅度包络的检测转换为对机车信号感应电压幅度包络的检测.在利用L-M算法进行分段指数拟合以去除信号的衰减趋势的基础上,通过广义S变换(GST)得到信号的瞬时频率变化,最终根据短路电流幅度包络的回归模型,对瞬时频率变化结果进行判决,得到发生故障电容的具体位置.实验表明,GST具有较高的时–频分辨率,可以此对故障电容进行准确定位.由于该方法的检测数据全部来自于机车信号的日常运用,使得利用本文方法可大大缩短补偿电容的检测间隔时间,在很大程度上克服了目前检测方法在检测的及时性、成本和影响铁路运输等方面的不足.     

铁路轨道电路补偿电容故障定位的仿真研究

研究优化测试补偿电容故障,保证信号传输安全,由于补偿电容易受环境,天气、浪涌电压等因素影响,经常发生故障,常规的检查补偿电容故障的方法耗时长且劳动强度大.为了更加快速准确地定位故障补偿电容,提出了一种新的故障定位方法,即基于均匀传输线理论,运用补偿电容四端网级联结构的无绝缘轨道电路模型,重点仿真研究了不同位置的补偿电容分别发生故障时,分路电流和从输入端看往接收端输入电阻受到影响的规律特征.仿真结果表明,故障定位方法快速准确,为及时发现和定位补偿电容故障,保证信号传输安全提供了参考依据.     

基于CEEMD特征提取的无绝缘轨道电路补偿电容故障诊断

利用电路网络理论和传输线理论构建ZPW-2000A轨道电路传输模型,仿真并分析了补偿电容故障对轨面电压的影响,提出基于互补的总体经验模式分解(CEEMD)特征提取的补偿电容故障诊断方法;实验结果表明,相比于传统经验模式分解(EMD)和总体经验模式分解(EEMD),基于CEEMD特征提取的补偿电容故障诊断方法可以有效地克服EMD方法引起的模态混叠和能量泄露现象,减少EEMD方法在信号重构过程中的白噪声残留,为补偿电容的故障诊断提供了一种快速准确的方法,为保证信号传输质量提供了参考依据。     

基于模糊逻辑的无线电能传输输出端稳压控制

为了在无线电能传输系统中获得恒定的输出电压,提出了一种基于模糊逻辑的电容阵列恒压控制方法。通过数学分析与理论推导建立了输出电压与等效电容值的关系式,以输出电压为控制对象,通过控制电容阵列的等效电容实现系统输出电压的恒定。在MATLAB/Simulink中建立了基于模糊逻辑的输出电压控制仿真模型,仿真结果证明了该控制方法的正确性。     

矿用动态电压恢复器优化组合补偿策略

针对长时间电压跌落下矿用动态电压恢复器直流链路电容储能利用率较低的问题,提出了一种从完全补偿法到同相补偿法的优化组合补偿策略,即2种补偿策略之间平滑缓慢过渡,从而抑制跌落时刻的负载电压畸变,降低动态电压恢复器注入电压幅值,延长动态电压恢复器的补偿时间。实验结果表明,该策略在平衡和不平衡电压跌落条件下均能正确可靠地补偿电网电压跌落。     

220kV输电线路工程调试故障测距的算法研究

提出了一种使用利用单端电流、电压的220k V输电线路故障测距算法。该算法从原理上克服了过渡电阻对故障测距的影响,并对高压长线的电容充电电流进行了迭代补偿;利用Matlab/simulink仿真结果表明,算法在一定条件下具有较高精度,这样,可以有效的判别出输电线路的故障,并迅速定位故障,对工程故障调试有一定的指导意义。     

基于AN051A的电容器组不平衡电压保护

现代电网广泛采用电力电容器组进行无功功率补偿。当某相电容器发生故障以后，由于熔断器熔断，将故障电容器切除，从而引起电容器组三相电容值不平衡而产生的电压不平衡来启动保护电路，动作于开关跳闸。基于电压检测器（AN051A）的并联补偿电容器组的不平衡电压保护电路，具有结构筒单、性能可靠、安装方便和保护灵敏度高等特点，经试用发现，能有效保护补偿电容器组，使电网正常运行。     

统一电能质量调节器的新型补偿策略及仿真

统一电能质量调节器(UPQC)能够有效解决电压跌落及谐波等电能质量问题,但传统电压跌落补偿策略UPQC消耗的能量较突出。为解决上述问题,提出一种新型电压补偿策略,补偿策略根据相应的电压跌落程度、负载因数角决定串联侧补偿电压的幅值,在一定的控制策略下,注入特定补偿电压角,使得装置串联侧只补偿无功,补偿有功为零。补偿策略不仅能完成电网电压跌落补偿、负载无功补偿,且能有效降低整个装置的有功输出,减小装置补偿容量,扩大补偿范围,延长补偿时间。仿真表明,可有效提高电能质量。     

一种新颖的SPMSM驱动系统自适应死区补偿方法

逆变器死区效应将造成电机电流畸变,为提高表贴式永磁同步电机电流控制精度,提出一种自适应死区电压补偿策略。该方法利用参考电流建立d、q轴死区电压核函数,能够在表贴式永磁同步电机电阻、电感参数未知的情况下,对d、q轴死区电压的幅值进行辨识,将辨识的电压幅值与其核函数相乘得到所需补偿的死区电压。从而解决了输死区电压造成的相电流畸变难题。仿真结果表明,所提出的电流控制策略能够有效减少相电流谐波含量、提高电流控制精度。     

谐振接地系统单相接地故障仿真分析

针对谐振接地系统发生单相接地故障时因故障线路电流很小且方向不确定而导致选线难度大的问题,从理论上分析了谐振接地系统发生单相接地故障时的零序电压、零序电流变化规律;在Matlab软件中建立了小电流接地系统仿真模型,并分别对中性点不接地系统、全补偿谐振接地系统、过补偿谐振接地系统、欠补偿谐振接地系统进行了仿真分析,仿真结果与理论分析结果一致,进而得出结论:发生单相接地故障时,中性点不接地系统可选用基于幅值和方向等稳态分量的选线方法,谐振接地系统不可选用该种选线方法,但两种系统可选用同一种基于暂态分量的选线方法。     

Fault diagnosis for track circuit using AOK-TFRs and AGA

This paper presents a collaborative fault diagnosis system for compensation capacitor in track circuit using adaptive optimal kernel time–frequency representations (AOK-TFRs) and adaptive genetic algorithm (AGA) based on train operational data recorded in cab signal. First, AOK-TFRs technique is applied for single compensation capacitor fault diagnosis. To deal with multiple faults, the AGA based method is introduced, however, with a relatively low efficiency of diagnosis. According to the characteristics of both methods, a collaborative fault diagnosis system is established. Experiments show that the system greatly improves the diagnosis efficiency and can be used successfully.     

基于奇异值分解理论的钢轨断裂检测方法

为了检测出钢轨断裂点的准确位置,首先基于传输线理论建立钢轨断裂时的机车分路电流幅值包络仿真模型,分析了钢轨断裂对分路电流幅值包络的影响,然后利用对分路电流幅值包络进行多分辨奇异值分解后细节信号的奇异性特征检测钢轨断裂点的准确位置。实验结果表明,该方法可以有效检测出不同断裂点等效阻抗值下钢轨断裂点的准确位置,从而弥补了目前监测方法的不足。并且该方法的数据可以由机车自身的记录器提供,不需要增加其他检测设备,因此能够在降低检测成本的同时能满足检测及时性方面的要求。     

基于EMD和优化K-均值聚类算法诊断滚动轴承故障

考虑到滚动轴承振动信号的非平稳特征和实际应用中典型故障样本不易获得等原因,而在实际应用中,故障程度识别和故障类型诊断一样重要,提出一种滚动轴承故障类型及故障程度识别方法。首先对原始振动信号进行EMD分解,对含故障特征的IMF(intrinsic mode function)分量进行信号重构,随后对重构信号进行Hilbert包络谱分析,在提取特征量的基础上,应用优化K-均值聚类算法进行故障类型和故障程度分类。实验结果表明:基于EMD和优化K-均值聚类的故障类型和故障程度识别算法,可将含不同故障类型的样本集,按故障类型进行正确分类;也可将含同种故障类型、不同故障程度的样本集,按故障程度进行正确分类。     

基于变分模态分解改进方法的滚动轴承故障特征提取

针对滚动轴承早期故障振动信号信噪比低、故障特征提取困难的问题,提出了基 于多相关-变分模态分解(MC-VMD)的滚动轴承故障诊断方法。首先对多加速度传感器采集到的 信号进行多相关处理以突出故障信号特征;然后通过VMD 自适应地将信号分解成多个本征模 态分量(IMFs),运用谱峭度法和包络解调对相关峭度较大的分量进行分析;最后通过包络谱识 别出滚动轴承的工作状态和故障类型。将该方法应用到滚动轴承故障实例数据中,实验结果表 明,该方法可有效提取滚动轴承故障特征频率信息。     

脉频调制神经网络VLSI的设计及应用

本文提出了一种用于故障诊断识别的改进脉冲频率调制(PFM)VLSI神经网络电路,改进了传统的基于软件的机械故障诊断模式,发挥了神经网络超大规模集成电路(VLSI)的优势.利用单层感知器网络、场效应管电路实现了一种新的数字模拟混合突触乘法/加法器电路,而且该神经网络电路的突触权值不需要学习调整,降低了电路的复杂性.以此电路为基础,设计了进行主轴承噪声故障诊断的神经网络故障识别系统.将含有故障信息的原始噪声信号,经过前置信号处理分析、故障特征值提取和神经网络运算,得出VLSI电路输出端电容的电压——代表待识别信号与模板故障信号的“欧氏距离”,进而判断出故障的类别.经过仿真测试,基于硬件的诊断系统的识别性能接近于基于软件的系统.     

基于经验模态分解与差分包络谱的齿轮故障诊断

为了准确地进行齿轮故障诊断,结合经验模态分解与纯调频信号差分包络谱,对齿轮故障诊断提出了一种新方法;首先,对齿轮振动信号进行经验模态分解得到多个不同分量;其次,根据峭度最大分量及其相邻分量的峭度值情况,合成有效分量;然后,运用经验调幅-调频分解得到纯调频信号;接着,将纯调频信号应用经验调幅-调频分解及傅里叶变换得到纯调频信号差分包络谱;最后,观察分析纯调频信号的差分包络谱进行故障诊断;利用该方法对断齿齿轮的振动信号进行分析,验证了方法的有效性。     

特定车速下轻型卡车驾驶室异常抖动故障诊断方法

常规驾驶室异常抖动故障诊断方法多采用神经网络算法,忽略了故障数据之间的关联性,使得诊断准确率较低。为此,提出特定车速下轻型卡车驾驶室异常抖动故障诊断方法。利用数据采集器采集驾驶室在线信息数据,并采用周期性的方式对数据分类,分析故障数据之间的内部关系,解析收集的信息数据,判断车辆驾驶室运行状态,并采用故障树方法计算底事件的概率重要度,进而实现驾驶室抖动故障诊断。利用对比实验对所提方法的诊断性能进行测试,结果显示,所提方法对于驾驶室异常抖动故障具有较高的诊断准确率。     

Fractional Envelope Analysis for Rolling Element Bearing Weak Fault Feature Extraction

The bearing weak fault feature extraction is crucial to mechanical fault diagnosis and machine condition monitoring. Envelope analysis based on Hilbert transform has been widely used in bearing fault feature extraction. A generalization of the Hilbert transform, the fractional Hilbert transform is defined in the frequency domain, it is based upon the modification of spatial filter with a fractional parameter, and it can be used to construct a new kind of fractional analytic signal. By performing spectrum analysis on the fractional envelope signal, the fractional envelope spectrum can be obtained. When weak faults occur in a bearing, some of the characteristic frequencies will clearly appear in the fractional envelope spectrum. These characteristic frequencies can be used for bearing weak fault feature extraction. The effectiveness of the proposed method is verified through simulation signal and experiment data.      

基于SOGI-FLL算法的油田电网动态无功补偿对策研究

为了解决油田无功补偿装置爆电容现象,本课题在现有无功补偿装置存在问题的基础上,提出了采用晶闸管投切电容器与静止无功发生器相结合的补偿方案;将SOGI－FLL算法应用于电压精准锁相和无功功率的准确计算中,其结果分别用于确定Matlab仿真模型中晶闸管投切电容器的投入时刻和提供静止无功发生器的控制参考信号,从而实现谐波和无功电流的有效控制;仿真结果表明,该方案不仅实现了无功功率的有效补偿,而且进一步降低了油田配电网无功损耗,提高了功率因数。