模拟电路性能退化型故障诊断方法研究

为了研究线性模拟电路的性能退化型故障诊断问题,通过构造比较电路,提出了一种基于节点电压灵敏度分析的故障字典建立方法,并结合网络撕裂法实现了多个故障元件的定位和故障参数的辨识。测量可及测试点的电压,计算原电路和比较电路的电压增量之比即可定位故障元件,求解节点电压增量方程可得到故障元件的参数漂移量。仿真结果表明,故障参数辨识的平均误差为7.76%,验证了本方法的有效性。     

电压灵敏度向量在模拟电路故障诊断中的应用

针对模拟电路故障中元件参数连续变化具有无穷多种可能性的问题,首先证明了线性模拟电路中,测试点电压向量在故障状态下相对于标准状态下的增量,其向量方向由故障元件在被测电路中的位置决定。并证明了节点电压敏感度向量方向与节点电压向量增量的方向相同,并且其模反映了故障元件参数变化量到节点电压向量的权重。以修正后的节点电压灵敏度向量为故障特征建立故障字典,提出一种容差条件下的故障诊断判定算法,可以有效地实现模拟电路元件参数在一定容差范围内随机变化条件下的单一软故障诊断。针对ITC’97Benchmark电路中的连续时间状态可变滤波器电路,仿真实验实现了10%容差条件下的故障诊断,验证了该理论的正确性和方法的有效性。     

一种基于模型模拟电路模糊故障诊断方法

文中提出了一种基于模型的模拟电路故障诊断方法。它以节点电压为测试量,将元件故障及节点的故障电压模糊化,根据电路的拓扑结构,以节点为基点,以节点电压传递为纽带建立模拟电路的故障模型,以模拟贴近度为判断依据来进行故障诊断和选择最佳测试点,并将测试得到的新的信息不断吸收进去,从而快速而有效地诊断出故障,它利用了模糊量的冗余性,克服了容差的影响,不仅能对硬故障,而且对软故障都能较好地定位到元件级,同时又可在线或离线诊断,文中给出了一个直流电路故障诊断的实例,所得的结果是令人满意的。     

电力系统接地网故障的自动检测

针对电力系统接地网故障的特点,提出了地网故障诊断判据,证明了其必要性和充分性;并利用节点电压灵敏度矩阵构成的故障诊断方程,实现了故障定位。仿真验证了该方法的正确性、可靠性。     

容差条件下模拟电路软故障的数学规划诊断方法

为了诊断容差条件下模拟电路软故障,提出一种利用数学规划进行软故障诊断的方法。从电路灵敏度分析入手,建立节点电压增量方程。随后,将节点电压增量方程作为约束条件,将要处理的故障诊断问题转化成为数学规划(mathematical programming,MP)模型并且建立相应的数学规划方程。通过求解这些MP方程,估计待测电路中各元件参数的偏移程度。并由此判断待测电路中是否存在故障元件。     

基于多目标线性规划的模拟电路软故障诊断方法

阐述了一种新的容差条件下基于多目标线性规划理论的模拟电路软故障诊断方法。通过灵敏度分析建立电路测试节点电压增量方程,并以元件参数变化量与标称值的百分比作为故障判据。采用多目标线性规划方法求解测试节点方程组来估算电路中各元件在一定故障情况下的参数变化百分比,将方程组的解与各元件容差范围相比较来定位故障元件。仿真结果表明,该方法兼顾故障元件的定位和故障元件参数变化量的估算,可以有效地实现模拟电路元件参数在一定容差范围内变化条件下的软故障诊断。     

基于多重判据的电压暂降故障源定位方法

电网短路故障是电压暂降的主要原因,准确定位暂降故障源的位置,不仅有利于供用电双方区分暂降责任,还可大幅缩短电力公司的故障清除时间,提高供电可靠性。提出一种基于多重判据的电压暂降故障源定位方法:从监测点布点入手,结合监测点可观测域和暂降源方位判断提取可能的故障线路;基于监测到的节点电压相量估计故障类型,在可能的故障线路上假设虚拟故障点,利用故障距离分布函数得到监测点电压计算值,根据计算值与测量值的误差分析结果定位暂降故障源。基于10节点和26节点网络的仿真,验证了所提方法的有效性和实用性。该方法可有效减少故障定位过程中的循环搜索过程,能够对伪故障点做出处理。     

基于多类电量测试数据融合的模拟电路故障诊断

提出了一种利用多类电量测试数据、基于神经网络与模糊集理论的模拟电路故障诊断新方法.检测可及节点电压并测量电路在选定的各测试频率下输出对输入的增益,分别利用此两类测试数据,各用一个独立的BP网络对电路进行初步诊断,再运用所提出的模糊融合诊断算法及其故障定位规则进行故障定位.模拟实验结果表明:所提方法克服了基于单一信息诊断方法的不足,对硬故障与元件参数偏移较小的软故障均适用,故障定位准确率高.     

基于最近电平逼近调制的IGBT开路故障诊断方法

提出一种基于最近电平逼近调制(NLM)策略的全桥子模块IGBT开路故障诊断定位方法,分析子模块故障特性,根据调制NLM策略对桥臂子模块电容电压采样值的排序,计算其中位数作为子模块电容电压预测值。通过对比预测值与实测值获得诊断判据,该方法无需占用过多计算资源并快速完成故障诊断。同时通过改变故障子模块工作状态实现故障IGBT定位与子模块故障容错控制。最后,在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,仿真结果验证了该子模块IGBT开路故障诊断定位方法与容错控制策略的有效性。     

大规模容差模拟电路多故障诊断法

本文研究了大规模容差模拟电路的多故障诊断问题,针对交流、直流线性电路和非线性直流电路,考虑了测试点数目有限以及元件容差存在的情况下的电路故障诊断,采用了一种基于线性程序概念的子网络级故障诊断算法来确定元件的实际参数是否在容差范围内或者某些元件是否有故障.文中提及的几个测试方程在定义可能的故障元件中起了关键性作用,并详细阐述了二重故障的诊断原理,且给出了三重故障的诊断公式.该方法大大减少了大规模网络故障诊断计算量,快速有效的定位故障元件.最后用实例说明了该法的有效性.     

具备短路故障限流能力的LCL-VSC变换器的设计与优化

传统的LCL变换器在发生短路故障时,不具备短路故障限流能力,只能通过断路器切除变换器,但故障切除后失去了对变换器的控制能力且断路器切除太慢时亦可能损坏功率开关管。相比于传统VSC变换器中LCL无源元件具有滤波的功能以外,新型LCL-VSC变换器通过合理的LCL参数设计可具有限制短路故障电流的能力。首先建立LCL变换器的数学模型,并分析了交流侧和直流侧短路故障时的故障电流特性,在此基础上提出一种合理的LCL无源参数设计与优化方案。该方案使LCL无源滤波器在滤除高频谐波的同时,利用其阻抗特性可有效的限制直流侧/交流侧短路故障电流,确保变换器在直流侧/交流侧短路时流过功率开关管的故障电流不高于其允许的最大工作电流,实现故障时对变换器的持续控制。最后,搭建200 k W的仿真实验系统验证了该优化设计方案的正确性和可行性。     

Inductance-based Inter-Turn Fault Detection in Permanent Magnet Synchronous Machine Using Magnetic Equivalent Circuit Model

This paper presents an inductance-based method for detection of inter-turn fault in permanent magnet synchronous machines (PMSM). The reason for using inductance for fault detection and its severity estimation is the obvious impact of the fault on the inductances. This fault reduces the effective number of turns and therefore inductances. The PMSM is modeled using magnetic equivalent circuit (MEC). This method takes into account the impacts of stator teeth, rotor yoke, and stator winding distribution precisely. So, it is shown that the MEC method is superior to other analytical methods such as winding function. The governing equations in different parts of the machine are proposed, and the MEC equations of the PMSM are developed. First, healthy and faulty PMSM is simulated using MEC for different severities of the fault. In the 2nd stage, the required analytical equations for self-inductance and mutual inductance estimation are extracted, and the impact of the fault severity upon these inductances is determined. Finally, inter-turn short-circuit fault is detected, and its severity is determined using the amplitude of the inductance of the faulty phase. Simulation results and the proposed fault diagnosis method are validated using finite elements method.     

Node and mesh analysis by inspection

This paper shows how to write node or mesh analysis linear circuit equations by inspection of the circuit schematic diagram and obtains two different matrix solutions of these equations. The linear circuit can have resistances or impedances, controlled sources, ideal operational amplifiers, or mutually coupled coils. The first matrix solution finds the node-voltage or mesh-current vector in terms of matrix operations with the inspection matrices. Also, this method gives a matrix solution for any arbitrary output vector in terms of the node-voltage or mesh-current solution vector, the independent-source vector, and the inspection matrices. The second matrix solution method finds the solution for a vector consisting of all node voltages or mesh currents, dependent sources, controlling variables, and any output variable(s) using a single matrix equation. Matrix methods of circuit analysis are now appropriate for student use because of the existence of calculators capable of solving large matrices and the availability of inexpensive math programs for personal computers     

基于灵敏度特性函数的特征提取与故障诊断

为解决电路故障诊断时故障可靠分类以及特征信息有效提取的问题,提出了一种基于灵敏度特性的故障样本分类和故障特征信息提取方法。基本思想是通过电路的特性分析和灵敏度的计算,进行故障样本的分类及优化,再根据灵敏度的计算结果提取相应特征信息。以此构造故障样本特征集,然后作为BP神经网络的输入对网络进行训练与诊断。对滤波器的仿真结果表明,该方法构造的样本集训练出来的神经网络,对模拟电路故障诊断的平均正确率为85%,优于传统方法。     

测控系统电路板专用智能故障诊断仪

文中介绍一种功能多,故障定位准确,操作方便,价格低廉测控系统电路专用智能故障诊断仪,使用该仪器,可有效地缩短电路故障排除时间,从而提高设备利用率。该仪器的设计思想和结构特点对于其他电路的故障诊断亦有参考价值。     

基于独立量分析的NPC光伏逆变器故障诊断

功率开关器件是逆变器的核心部件,功率开关器件的故障诊断对逆变器的可靠运行意义重大,而功率开关器件故障特征提取技术是实现其故障诊断的技术基础。分析三电平逆变器中常见的功率开关器件开路故障,将故障类型分成典型故障与非典型故障两大类。对于非典型故障应用基于独立量分析的稀疏编码算法对逆变器输出相电压信号进行故障特征提取,并采用BP神经网络的分类器对非典型故障进行诊断。通过仿真验证其可行性,故障诊断准确率达到95%,并通过与小波分析及主元分析的特征提取算法的对比试验,说明独立量分析算法的在逆变器开关器件开路故障特征提取应用的合理性和优越性。     

基于解轨迹拟合的非线性电路故障特征提取

本文针对一类斜波激励响应轨迹（解轨迹）存在且唯一的非线性电路,提出一种基于解轨迹拟合的故障特征提取方法。通过多项式拟合估计解轨迹麦克劳林多项式系数,由多项式系数间的迭代关系将非线性电路分解为线性子电路。在电路混合节点方程和解轨迹多项式系数基础上,提取各子电路节点故障电流为故障特征,结合多轨迹多项式系数矩阵奇异值分解实现非线性电路多故障特征提取。最后通过仿真实例说明该方法的有效性。     

利用QR分解对Woodbury故障验证技术的改进

故障验证技术在模拟电路的检测中是一个有发展前景的方法.本文首先通过采用Woodbury公式来构造电路的故障诊断方程式,然后指出了现有的利用组合查找的方法存在复杂度过高的缺陷,提出了基于QR分解的最小模糊群查找的方法,降低了运算的复杂度,给出了对比图.本文中方法相对于以前的方法还减少了Woodbury故障诊断技术要测量的节点数,文中给出了算法流程图,并通过一个电路实例说明了此方法的改进效果.