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。     

车载牵引变流系统故障诊断与容错控制综述

车载牵引变流系统作为高速列车的动力源,其安全可靠性对保障高速列车安全、高效、可靠的运行和维护至关重要。在非线性、强耦合和多工况等复杂条件和恶劣环境中长期运行,牵引变流系统中的各类部件都会出现不同程度的劣化失效,引发各类故障,给高速列车的安全运行带来极大挑战。为此,针对高速列车车载牵引变流系统功率器件、牵引控制单元、传感器和中间直流环节等故障率高的部件进行了故障诊断与容错控制方法的调研和总结,对比分析不同方法的研究思路和适用条件。最后,讨论车载牵引变流系统故障诊断与容错控制研究中亟待解决的问题,并对未来的研究做出展望。     

三电平SVPWM与CBPWM算法的内在联系研究

由于三电平中点钳位逆变器能有效提高逆变器系统容量和耐压水平,减少输出电压的谐波,所以其在中高压大容量电能变换领域中得到了广泛应用。为了揭示三电平中点钳位逆变器空间矢量脉宽调制(SVPWM)和载波脉宽调制(CBPWM)算法的内在联系,本文首先分析了三电平SVPWM算法的原理,并根据调制度的大小将整个线性调制范围分为3段,然后根据脉宽调制的规则采样法,分别推导出了3个调制段内与SVPWM等效的CBPWM调制函数形式。理论研究表明:三电平SVPWM算法是一种特殊形式的CBPWM算法。最后仿真和实验结果证明了理论分析的正确性和有效性。     

基于有限元分析的动车组牵引电机转子断条故障特性分析

以CRH2型动车组的牵引电机为例,定义了电机转子非对称运行时的电磁场计算模型。基于数值分析的基本原理,利用有限元分析软件Jmag,对牵引电机故障前后的磁场、导条电流进行了计算,并分析了转子断条对电机磁场、气隙磁密、导条电流的影响。同时根据动车组的运行特点,对故障电机在牵引特性曲线上不同工作点下的运行状态进行了仿真,分析了断条故障特征分量随着电机工作点的变化情况,为后续动车组牵引电机断条故障检测技术的研究奠定了基础。     

一种感应电机无速度传感器系统的电流传感器容错控制策略

在无速度传感器感应电机驱动系统中,需要利用电流传感器提供电流信号以实现速度估计。然而,电流传感器作为驱动系统的脆弱部件,易发生故障。当电流传感器出现故障时,系统控制性能显著恶化。为进一步提高感应电机驱动系统的可靠性,该文研究一种适用于感应电机无速度传感器系统的电流传感器容错控制策略。该方案通过坐标变换实现电流传感器的故障诊断,并利用二阶广义积分器–锁频环重构故障电流信息,并将其反馈到基于滑模观测器的速度估计方案中,实现感应电机无速度传感器控制系统的电流传感器容错控制。此外,在所提出的控制策略中进一步采用改进型二阶广义积分器–锁频环,以克服直流偏置带来的不利影响。最后,利用实验测试验证所研究方法的可行性。     

永磁同步电机三矢量优化预测磁链控制

永磁同步电机的传统模型预测控制由于备选电压矢量覆盖范围有限,因此存在单个控制周期内计算复杂、电流脉动大等缺陷,在实际工况中难以实现良好的控制性能.针对这一问题,以磁链为控制变量提出一种优化三矢量模型预测磁链控制策略,利用磁链无差拍原理计算下一周期的第一最优电压矢量,相比传统方法可减少单个控制周期内的预测次数;再遍历第一最优电压矢量与剩下有效电压矢量的所有组合选择第二最优矢量,达到备选电压矢量覆盖范围最大化;最后引入零矢量调节合成电压矢量幅值.仿真和实验验证结果表明,与单一矢量预测磁链控制相比,三矢量MPFC在保证动静态性能的同时,能够明显减小电流谐波和转矩脉动,降低计算复杂度,提高在实际系统中的控制性能.     

采用奇异能量谱与改进ELM的轴承故障诊断方法

针对滚动轴承故障特征不易提取,进而影响诊断精度的问题,研究一种将信号处理与智能算法相结合的轴承故障诊断方法.首先,利用粒子群算法对变分模态分解(VMD)法进行优化,以确定VMD法的最优输入参数,并利用优化VMD算法对振动信号进行分解得到若干本征模态函数进而建立特征矩阵.然后,对特征矩阵进行奇异值分解,根据不同故障下奇异能量谱的差异构造故障特征向量,并采用改进的极限学习机(ELM)进行故障识别.针对传统ELM输入层权值与隐含层阈值随机选取对分类效果的影响,采用自适应差分进化极限学习机对其进行优化,以保证故障诊断性能.最后,利用实验结果验证所研究故障诊断方法的可行性.     

三电平牵引变流器无拍频控制的硬件在回路实时仿真

针对高速列车三电平牵引变流器-牵引电机系统,探讨了无拍频控制牵引系统的硬件在回路实现方案,并进行了测试分析。本文首先对高速列车用三电平逆变器-电机系统的数学模型进行详细分析,考虑死区效应和PWM采样误差的影响建立了基于dSPACE的实时运行模型。然后,为了抑制三电平逆变器处于单脉冲控制阶段时由于拍频影响产生的电机转矩和电流脉动现象,给出了一种基于转子磁场定向瞬时改变逆变器频率的无拍频控制策略。该策略的控制原理是基于伏秒平衡原则,通过瞬时改变逆变器的输出频率来减小逆变器输出电压每周期正负半周的不平衡量。最后,对有无采用该控制策略两种情况下的控制效果进行了实时仿真测试对比,测试结果验证了该实现方案的有效性和可行性。     

三种三相四开关逆变器SVPWM策略内在联系

针对容错三相六开关逆变器故障重构后的三相四开关逆变器,对其3种基于不同等效零矢量构造方法的空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略内在联系进行了研究。首先介绍了三相四开关逆变器的结构和工作原理,然后给出了这3种SVPWM策略的设计实现方案,并基于"五段式"序列,采用PWM规则采样法得到3种策略两相调制函数。通过研究表明,3种SVPWM策略两相调制函数都是相同的两个相位相差π/3的正弦波。最后,仿真和实验结果证明了理论分析的正确性。     

直接转矩控制低速运行区段的建模与仿真研究

以直接转矩控制的异步电机启动运行的原理为基础 ,针对低速运行过程中的问题用MATLAB/Simulink进行了建模和仿真 ,并得出了预期的仿真结果