三相变频驱动系统中逆变器的故障诊断与容错技术

对多年来国内外三相变频驱动系统中逆变器的故障诊断与容错技术进行了总结与比较,指出各种方式的优缺点,并提出今后的研究方向.     

混杂系统理论及其在三相逆变电路开路故障诊断中的应用

针对基于事件辨识的故障诊断方法难以用于离散事件较多的电力电子电路这一问题,文章建立了电力电子电路的混合逻辑动态模型,将电路运行抽象为离散事件的变迁,并根据电路的故障模式确定电路的故障事件集和故障模型。文章应用了故障事件识别向量的概念,基于电路的故障模型仅通过对电路故障事件的辨识实现故障诊断,具有实现简单、通用性好、诊断效果可靠的优点,以逆变电路故障诊断的仿真和实验验证了所提方法的可行性和有效性。     

单相正弦波逆变器容错控制研究

介绍了一种具有容错能力的单相正弦波逆变系统。在诊断单相正弦波逆变器功率开关触发脉冲丢失故障的基础上,对故障后电路采用主动容错控制策略,将电路拓扑进行重构,使单相正弦波逆变器在功率开关触发脉冲丢失故障状态下仍可保持良好的性能,提高了逆变器的可靠性和质量。     

基于混杂系统模型和事件辨识的电子电子电路故障诊断

该文建立了一个基于混杂系统理论的电力电子电路数学模型；然后将电路的各个运行状态抽象为离散事件；并在该模型的基础上提出了基于混杂系统事件辨识的故障诊断方法和它的实现步骤。该方法具有实现简单、诊断率高、通用性较强的优点。文章最后通过Buck电路的故障诊断实验验证了该方法的可行性和有效性。     

三相电机驱动系统逆变器故障补救与容错策略

电机驱动系统的安全运行得到了研究者的广泛重视。逆变器是电机驱动系统中故障频发的薄弱环节,对目前逆变器的故障隔离、补救和容错方案进行了归纳,介绍了各方案所采用的拓扑和控制策略,并以永磁同步电机驱动系统为例对各容错逆变器的性能进行了对比,其结果可以为提高电机驱动系统安全性设计提供指导。     

NPC三电平逆变器混杂建模及开路故障诊断

由逆变器、滤波器、负载和控制器等组成的逆变系统可视为一个混杂系统,传统的建模方法不能有效地揭示系统的状态特性,影响逆变器功率管故障分析和诊断的准确性。文中介绍了一种基于混合逻辑动态模型的NPC三电平逆变器故障诊断方法。分析了NPC三电平逆变器的工作原理,在混杂系统理论和建模方法基础上,构造逆变系统在无故障时的状态估计器。比较功率管发生单管开路故障时逆变器输出的三相电流真实值和状态估计器输出的三相电流估计值得到残差方程,通过对残差方程表现特性进行分析实现故障诊断。设计了相应的仿真实验,实验结果表明,文中方法可以准确快速地诊断单管开路故障,验证了所述方法的可行性。     

一种级联H桥光伏逆变器的开关管故障诊断方法

级联H桥(CHB)光伏并网逆变器广泛应用于大功率、高电压的场合。随着电平数的增多,开关管出现故障的概率也相应提高,因此,有必要研究快速准确的故障诊断方法,为选择合适的容错控制方法提供依据。针对常见的开关管开路故障,提出一种CHB光伏并网逆变器的开路故障诊断方法,该方法利用系统原有的传感器计算故障特征值,并与判据值比较,能够较快得出故障开关管位置。实验结果证明了所提方法的有效性。     

新型三相容错逆变器研究

功率变换器中电力电子器件及其驱动电路是最易发生故障的薄弱环节,为提高系统可靠性,提出一种新型容错逆变器。通过在每个桥臂上串联快速熔断器,实现短路故障转换为开路故障,同时实现所在支路的故障隔离。通过在传统逆变器的直流环节添加辅助单元,实现逆变器发生单上开关管开路故障、单下开关管开路故障和一个桥臂上下两开关管同时开路故障时的容错运行,并且不降低系统性能。详细阐述该容错逆变器拓扑的工作原理和动作模式。对提出的新型容错逆变器驱动三相无刷直流电机进行仿真和实验,结果验证了电路结构和理论分析的正确性与可行性。     

无刷直流电机驱动系统逆变器的开路故障诊断

逆变器的故障诊断是实现容错控制的前提,有助于提高电机驱动系统的可靠性。针对上桥臂PWM调制、下桥臂常开调制方式下的无刷直流电机驱动系统逆变器,提出了一种新颖的开路故障诊断方法。该方法将PWM周期内ON时的线电压与OFF时的线电压的差值作为特征量进行故障检测;在逆变器的下一工作模式中定位出具体的故障功率管。为了降低应用成本,提出了分时采集端电压来估计线电压差的软件算法与检测电路。最大诊断时间为1个电周期。该方法硬件电路简单、实现方便、可靠性高、成本低,且不受开环、闭环控制等策略的影响。实验结果表明了所提方法的正确性和有效性。     

利用FINS指令实现变频器故障在线诊断

介绍了DeviceNet标准定义的两种报文(I/O报文和显式报文)的特点,并以DeviceNet网络为例,重点阐述了利用FINS指令实现变频器故障在线诊断的方法。     

逆变电路故障检测与诊断研究进展

针对电机驱动系统中逆变电路的故障类型多样、故障检测与诊断诊断(FDI)方法复杂的问题,详细地分析了电机驱动系统中逆变电路的故障模式。系统地阐述了现阶段国内外逆变电路开路故障检测与诊断的研究进展。对逆变电路的故障检测与诊断方法进行归纳分类,并分析了其优缺点。在此基础上简要提出了发展趋势。     

单元串联变频器IGBT故障诊断方法

针对单元串联多电平高压变频器的IGBT(绝缘栅双极型晶体管)故障检测问题,基于镜像电流源原理,搭建通过功率单元直流母线电压控制的逆变桥臂输出电压逻辑检测电路,并给出功率单元输出逻辑与驱动信号逻辑的关系,通过动态判别逻辑关系的正确性,诊断出IGBT的故障状态。实验结果表明,该方法诊断迅速,能够在10μs以内正确检测出功率管的故障状态,相比基于各种算法的故障诊断方法,该方法可靠实用,对单元串联型多电平高压变频器的故障诊断具有工程应用价值。     

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。     

UPS系统中电压型逆变器开路故障诊断研究

逆变器开路故障是不间断电源(Uninterruptible Power Supply, UPS)系统中一种常见故障,它会降低电能质量,甚至会引起其他部件的潜在二次故障。研究有效的逆变器故障诊断技术对提高UPS系统的可靠性具有重要意义。因此,采用基于绝对归一化的Park矢量法实现逆变器开路故障诊断。利用相电流的平均值与相电流绝对值的平均值的归一化量诊断和定位单个或两个开关管开路故障。利用相电流绝对值的平均值与Park矢量模的归一化量诊断同一桥臂的两个开关管开路故障,该方法可以有效地实现开路故障检测和故障定位。最后基于Matlab/Simulink对提出的故障诊断方法进行验证,仿真结果表明了所提出故障诊断方法的有效性。     

基于模型的水力发电机组复合故障诊断方法

为了提高水力发电机组的故障定位和故障识别水平,提出了基于模型的复合诊断方法.该方法采用了复合系统理论、有限状态机理论、键合图(BOND图)理论和暂态因果图(TCG图)理论.对机组的复合动态系统的特性和有限状态机进行了研究,对有限状态机中的事件、状态和状态变迁进行了详细分析;以机组调速器电液转换器控制接力器为例,研究了机组BOND图和TCG图的产生方法;在机组有限状态机和TCG图的基础上,给出了故障诊断方法框架,其中包括故障元件集合产生方法、故障元件集合筛选减少方法、故障大小识别方法.应用复合故障诊断方法对机组调速器的接力器摆动很大,机组有时会突然关闭的故障进行了诊断,取得了满意的效果.采用基于模型的复合故障诊断方法在在线故障定位和故障识别方面比传统诊断方法如专家系统方法、模糊方法、神经网络方法更有效.     

基于小波变换的无刷直流电机逆变器故障诊断

故障诊断是实现电机容错控制的前提,为了提高电机系统的可靠性,针对无刷直流电机驱动系统中逆变器功率管的开路故障,采用小波变换对电机三相电流信号进行分析,为了能快速地提取故障信息,提出利用3层以上细节信号的乘积作为检测信号,根据乘积信号的小波变换能够准确找到故障点,以低频小波信号的能量值作为提取特征来识别发生故障的逆变器功率管。该方法故障识别可靠性高,信号特征提取算法简单。仿真及实验结果验证了所提方法的有效性和准确性。     

容错控制在电力系统中的应用研究综述

对容错控制在电力系统中的应用研究进行了综述,简要回顾了容错控制的发展历程,阐述了电力系统中容错控制研究的意义和价值,分析了电力系统中应用容错控制的特点,较全面地介绍了其在励磁系统、调速系统、高压直流输电系统、监控系统、FACTS装置和继电保护装置中的应用研究现状。根据电力系统的特点和要求,指出了容错控制研究目前存在的问题和未来发展方向。     

变压器差动保护单相接地灵敏度分析

变压器差动保护电流相位调整通常采用Y→△变换 ,在单相故障时灵敏度低于相间短路与三相短路灵敏度。分析了各种电流相位调整方法在单相接地时的灵敏度 ,证明△→Y变换在单相接地时灵敏度最高