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。     

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。     

基于直流侧电流检测的逆变器开路故障诊断方法

针对变频驱动系统中的逆变器开关管开路故障,应用开关函数的双傅里叶变换技术,分析逆变器的直流侧电流在正常运行、单管开路故障及一相开路故障时的频谱：逆变器正常运行时,其直流侧电流频谱的低频部分只包含直流成分;逆变器单管开路故障时,其直流侧电流频谱的低频部分会出现调制信号的频率成分;逆变器一相开路故障时,其直流侧电流频谱的低频部分除了直流成分外,还会出现调制信号的二次谐波成分。通过检测直流侧电流的频率成分就可实现逆变器单管开路故障及一相开路故障的故障诊断。实验结果验证了该方法的正确性和有效性。     

基于人工神经网络的逆变器开路故障诊断

三相四桥臂逆变器具有优良的带不平衡负载能力,因此对于应用在航空电源、不间断电源(UPS)等领域具有重要意义.同时,由于第4桥臂的引入,使得四桥臂逆变器表现出的故障特征进一步复杂,从而增加了逆变器开关管开路故障诊断的难度.在此对三相四桥臂逆变器不同桥臂开关管出现开路故障时的变换器工作机理和工作过程进行了深入分析,构建了基...     

基于GWO-ELM的逆变器开路故障诊断

为提高三相光伏逆变器工作的稳定性和可靠性,针对其功率管单管或两管同时故障等多种故障类型,分析了逆变器开路故障的特性及故障后可能造成的影响,并提出了一种基于时域的故障特征提取技术。基于GWO-ELM的故障诊断模型,是利用灰狼算法优化极限学习机,实现隐含层神经元个数的最优设计,进而进行模型训练,最终实现故障诊断。仿真与实例验证表明,所提时域故障特征量提取方法和GWO-ELM故障诊断模型提高了故障诊断精度,对逆变器的故障诊断具有重要意义。     

一种基于残差矢量的六相逆变器故障诊断策略

针对六相永磁同步电机驱动系统逆变器发生开路故障后故障难以定位的问题,根据电流信息的变化,提出了基于电流残差的故障诊断方法,通过建立能表示六相电流的混合逻辑动态模型,推导了开关管故障后动态模型的输出电流,将故障输出电流与驱动系统输出的正常电流作差,得到电流残差用于故障的诊断与定位,并提出了提高诊断策略的鲁棒性的阈值电流判定方法。通过对驱动系统三种不同位置的开关管故障进行仿真分析,验证了提出的电流残差故障诊断策略的有效性。     

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。     

T型逆变器开路故障诊断

为实现T型逆变器的开路故障诊断,对T型逆变器开路故障情况下的负载电流和母线电容电压变化规律进行理论分析,归纳出不同开关管开路时的故障特征,提出一种基于负载电流和母线电容电压变化规律的故障诊断策略。该策略首先通过检测母线电容电压来判断逆变器是否发生故障,在检测到故障后将调制比限制为0.25,然后通过判断参考矢量在不同扇区时负载电流和母线电容电压的变化规律来实现故障开关管的精确定位。所提故障诊断策略不需要额外增加传感器,运算量较小,易于工程实现,仿真和实验结果验证了所提故障诊断策略的有效性。     

基于IGBT输出功率的逆变器开路故障诊断方法

地铁辅助逆变器故障的及时诊断对于运行和维护都至关重要,特别是在列车运行途中,如果能够及时检测和诊断出列车上的辅助逆变器故障,将能够提高列车运行的安全性和可靠性。针对逆变器中存在的IGBT开路故障,比较了逆变器中各相电流正、负半波部分在正常和故障情况下的流向和对应的功率,提出了通过检测各相电流正、负半波部分对应的功率进而反映各IGBT的输出功率和工作状况的方法,以对逆变器中的IGBT开路故障进行诊断。算例结果表明所提方法的有效性。     

基于粗糙集贪心算法的逆变器开路故障诊断

针对逆变器开路故障时特征信息的冗余性、复杂性和精确度不高的问题,提出一种粗糙集贪心算法来进行数据离散和属性约简并提取有效规则表。该方法可以在系统的不可分辨关系不改变的前提下实现数据的离散化,并从数据样本集中提取重要度较高的条件属性进行属性约简,最后提取有效规则表实现逆变器开路故障诊断。该方法很好地解决了逆变器开路故障诊断时处理数据的冗余性和复杂性的问题,大幅度减小故障数据特征维度,同时运用有效规则表可快速准确地进行故障诊断,节省大量时间。     

基于相电压积分的逆变器开路故障诊断策略

对三相桥式PWM逆变器的IGBT出现开路故障时的故障特征进行了研究,在正常工作和故障模式两种方式下,对门极信号和相电压之间的变化情况进行了分析比较,提出了以相电压为基础的积分算法,通过这种算法以得出方案来进行诊断和定位。最终,在仿真软件MATLAB/Simulink中搭建了一个三相桥式逆变的模型,通过模拟该电路来对该方法考证,从结果可以看出所采用的方法能够较准确的得到故障的位置。     

逆变器功率管开路故障诊断方法综述

作为各种新能源发电设备和驱动系统的核心部分,逆变器的安全性和可靠性对整个系统的安全稳定运行至关重要。近年来,高电压等级、高功率密度和高集成化的逆变器已成发展趋势,但增加更多的开关器件也会增大其故障概率,因此,采取快速有效的方法对逆变器的故障进行诊断十分重要。针对逆变器功率管故障诊断,目前的分类方法主要分为基于解析模型、基于信号处理和基于数据驱动3种。为使诊断方法分类简单直观,从实际电路中检测变量的角度,在电流、电压和功率3个方面对国内外文献进行整理,阐述了各类方法的原理、适用范围和优缺点,最后概述了逆变器故障诊断的难点和未来的发展趋势。     

基于开关函数模型的逆变器开路故障诊断方法

逆变器的安全性和可靠性直接关系到电机驱动系统的正常运行。在研究逆变器在正常和故障状态下开关函数模型的基础上,提出一种功率管开路故障快速简易诊断方法。该方法根据故障和正常态器件承受电压的不同,采用简单的硬件电路来诊断和定位器件的开路故障。为保障诊断的有效性和可靠性,提出采用开关信号上升沿延时的方法来避免因IGBT开通和关断延迟造成的误诊断,并给出延时时间的确定方法。在搭建的感应电机变频调速(variable voltage and variable frequency,VVVF)控制和永磁同步电动机矢量控制系统中进行实验验证,实验结果表明,所提故障诊断方法能有效诊断逆变器单管和桥臂的开路故障。     

基于电流检测的STATCOM变流器开路故障诊断

变流电路的安全可靠是STATCOM正常运行的必要保证.以STATCOM变流电路开路故障为研究对象,通过MATLAB仿真得出数据,对三相输出电流进行傅里叶分析,提出利用三相电流直流和基波含量提取故障特征.分析表明,利用此方法能准确地进行故障类型的判别及故障管的定位.     

基于区间滑模观测器的逆变器开路故障诊断方法

为了提高逆变器系统故障诊断的鲁棒性和准确性,该文提出一种基于区间滑模观测器的逆变器开路故障诊断方法。首先利用开关管在正常工作和故障状态下的电流流向路径建立逆变器的混合逻辑动态模型,并设计一种电流区间滑模观测器,其通过上界滑模观测器的电流估计值和下界滑模观测器的电流估计值的凸加权和来估计逆变器在正常工作状态下的三相电流值。通过比较实际系统和观测器的输出得到电流残差进行故障检测,根据残差中包含的故障信息建立残差信息表进行故障定位。设计的电流区间滑模观测器不仅可提高区间观测器的收敛速度,并且可有效减小抖振,提高故障诊断系统的鲁棒性。最后,通过仿真和一台200W的电机实验平台验证该方法的有效性和可行性。     

基于运行模式分析的逆变器功率管开路故障诊断方法

提出一种新型逆变器功率管开路故障的在线诊断与定位方法。该方法在逆变器开关函数模型和运行模式分析的基础上,根据故障和正常状态下桥臂下管承受电压的不同,采用简单的硬件电路来实现,具有成本低、可靠性高、诊断时间短、适用性强等优点。对逆变器的运行模式进行研究,分别对正常状态和上下管开路故障状态时下管电压的实际值进行分析。分析结果表明,与由开关函数模型得到的下管电压估计值相比,上管和下管开路故障将产生不同的误差电压。另外,功率管开关延时、死区时间及测量噪声也会引起误差电压的产生,为了保障诊断的有效性需要加以消除。对于开关延时及测量噪声带来的误差电压,采用阈值比较和脉宽限制的方法将其滤除;同时通过将误差电压与开关信号进行调制,有效地消除了死区时间内的误差电压。给出硬件实现方法,在永磁同步电机矢量控制系统中进行实验验证。该方法不受闭环控制策略的影响,从表现出故障态到诊断输出的时间在10μm以内。     

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。     

三电平逆变器的功率管开路故障诊断

三电平变换器因其输出谐波小、开关应力低等优点而受到广泛关注,而对变换器故障情况的诊断处理是变换器能可靠、高效运行的前提。该文针对三电平变换器的拓扑,通过理论分析和仿真实验,对变换器中的各功率管开路故障诊断进行研究。以二极管钳位三电平半桥逆变器为例,分析三电平变换器在功率管开路下的电路工作情况及故障表现形式,并由此提出根据检测逆变器输出侧PWM电压和输出电流极性来诊断功率管开路故障的故障识别方案。最后通过仿真和实验验证该方法的正确性和有效性。该方法相对于已往的功率管开路故障诊断方法,具有诊断迅速、可靠性高的优点。     

基于电流相角的三相整流器开路故障诊断方法

分析了三相桥式脉宽调制(PWM)整流器的开关管单管和多管开路故障现象,包括对应相电流部分变零和直流侧电压脉动,讨论了多管开路故障和系统参数对电流为零区域的影响。在此基础上提出一种基于网侧电流相角的开关管开路故障诊断方法,给出具体实现和参数选取方法。该方法对单管和多管同时开路故障均能实现有效检测和定位,算法简单,无需增加硬件电路,对瞬变状态鲁棒性高。最后通过实验验证了其有效性。     

基于小波包分解的逆变器—相开路故障诊断

应用开关函数的双傅里叶变换技术,分析逆变器的直流侧电流的频谱,得出逆变器一相开路故障时的故障特征频率.利用小波包分解的分频特性,对逆变器直流侧电流信号进行小波包分解,求得故障特征频率相应子频带的小波包分解系数的均方根值,并将其作为逆变器一相开路故障的故障特征,以此作为逆变器一相开路故障诊断的依据.试验结果证明了该方法应用于逆变器一相开路故障诊断的可行性.