VSC-HVDC系统中IGBT的开路故障特性分析

为了分析研究IGBT开路失效故障对于两电平柔性直流输电系统(VSC-HVDC)造成的危害,首先建立了单侧电压源换流器的IGBT开路故障仿真模型,分析研究了三相交流电流的畸变特性。然后搭建了柔性直流输电系统的IGBT开路故障仿真模型,理论证明了IGBT开路故障情况下系统交流电流、直流电压、直流电流的波形变化规律,并在此基础上提出了一种基于三相交流电流的IGBT开路故障诊断方法。最后给出了柔性直流输电系统IGBT开路故障的实验结果。仿真实验结果和理论推导均表明:当系统发生单只IGBT开路故障时,送端换流器和受端换流器交流电流都包含直流分量,但相比其他相,故障相的交流电流直流分量幅值最大,同时系统直流侧电压、电流都包含基频波动分量。     

变频器IGBT开路故障诊断方法

对变频器逆变桥IGBT开路故障诊断方法做了对比研究,比较了平均电流Park矢量法、三相平均电流法和本文提出的基于傅里叶变换的归一化方法,实验结果表明,平均电流Park矢量法和三相平均电流法在稳态时可准确地进行IGBT开路故障诊断,定位故障管,但在突加、突减负载时易出现误诊断,本文提出的方法将电机电流平均值对基波分量进行归一化,解决了动态时误诊断问题,并采用基于dSPACE的系统平台证实了该方法的有效性.     

一种PWM整流器IGBT开路故障诊断方法

以三相电压型PWM整流器为研究对象,研究了在主回路IGBT开关管发生开路故障后整流器的故障特征,通过比较正常和故障工作方式下门极信号和交流侧线电压的变化情况,建立故障特征向量,由此提出了依靠检测门极信号和交流侧线电压在功率器件发生开路故障后的变化作为诊断策略的方法,经仿真验证,该方法能准确地诊断和定位出发生故障的功率开关器件,并对于单管故障和多管同时故障的检测都有显著的效果。     

基于滑模观测器的MMC IGBT开路故障诊断

为了提高模块化多电平变换器(MMC)系统的可靠性,提出了一种基于滑模观测器的MMC子模块(SM)开路故障诊断方法.首先根据MMC的运行原理设计了滑模观测器.再利用观测器估计的输出与传感器测量的输出构造残差信号,通过对残差信号的分析实现子模块开路故障的检测.然后根据故障子模块输出电压特性确定故障位置.最终,在MATLAB/Simulink中搭建单相MMC仿真模型,模拟其中的一个子模块的IGBT发生开路并进行故障诊断.结果表明提出故障诊断方法的正确性.     

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。     

单相级联中点箝位整流器IGBT和传感器的统一故障诊断方法

电力电子牵引变压器(PETT)含有大量易故障的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)以及传感器,导致系统可靠性和稳定性降低.以PETT前端的输入级——单相级联中点箝位整流器(SPCNPCR)为对象,研究了一种IGBT与传感器故障的统一故障诊断方法.首先,建立SPCNPCR的混合逻辑动态模型,并通过此模型估计得到网侧输入电流和输...     

级联SVG逆变器的IGBT开路故障诊断研究

为了实现SVG逆变器中的IGBT开路故障的定位,提出了基于FFT分析和神经网络的故障诊断方法。该方法首先利用FFT分析技术,对H桥逆变器的输出的电压信号进行FFT分析,找出各次谐波含有率的规律,将谐波含有率较高的谐波作为特征信号。最后利用BP神经网络方法,实现了故障元件的定位。在Matlab搭建的级联SVG逆变器的IGBT开路故障系统中进行仿真实验验证。仿真实验结果表明,文章所提出的故障诊断方法能有效实现故障元件的定位。     

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。     

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。     

基于支持向量机的模块化多电平换流器子模块开路故障诊断方法

随着模块化多电平换流器（MMC）应用范围越来越广泛,其子模块的开路故障诊断方法成为研究热点。MMC的故障样本少,正常样本多,冗余子模块过多。针对此问题,本文提出基于支持向量机（SVM）的MMC子模块开路故障诊断方法,判断子模块故障发生在区内还是区外,以实现故障子模块的检测和定位。针对MMC子模块开路故障特征,选取子模块电容电压作为样本特征,分析子模块故障对A、B、C相样本的影响,通过赋予A、B、C相正常样本不同的权重系数,提高故障识别的准确率。最后,搭建MMC仿真模型,证明了所提方法的有效性。     

柔性直流输电换流器故障特性分析及诊断研究

为了准确识别柔性直流输电电压源换流器故障类型及位置,在分析换流器故障特性的基础上,给出了一种简便快速的故障识别及定位方法。基于两电平电压源换流器的VSC-HVDC的系统仿真,分别建立了交流侧单相断线故障时直流电压、直流电流波动分量计算模型和两侧换流器故障交流电流计算模型,分析了故障换流器交流侧谐波与直流侧谐波分量的关系,给出了柔性直流输电换流器故障谐波传递规律。根据已建立的故障换流器数学模型和交直流侧谐波传递规律,以直流电流各次谐波分量、交流电流有效值和标幺化直流分量作为诊断特征量,提出了一种运算简便快速的故障定位方法,可用于识别电压源换流器中轻微故障的位置。仿真结果表明,提出的故障识别及定位方法能够在线实时准确地诊断电压源换流器轻微故障类型和位置,诊断时间最多需要35 ms。     

一种基于频谱分析的可控整流电路故障诊断方法

以12脉波可控整流电路为例,简要介绍了大功率整流装置的工作原理,并对各种故障情况 下的整流波形进行详细分析和归类;定义了一种"面积",对故障波形进行逻辑预处理,建立了故障模 型,再利用DFT分析方法对模式向量进行谱分析,提出了故障诊断方法;最后归纳出故障诊断系统 的实验算法,总结了本方法的特点并将其推广至其他形式整流电路。     

基于输入电流和输出电压的Vienna整流器单管开路故障诊断方法

单管开路故障是Vienna整流器的常见故障形式,为提高单管开路故障诊断的准确性和可靠性,基于输入电流和输出电压提出了一种故障诊断方法。首先,分析单管开路故障时的故障机理,选取故障时输入电流和输出电压作为故障特征量;然后,通过检测输入电流的零值稳区和分析输出电容电压差的谐波变化,设计故障诊断方法;最后,通过仿真和实验验证了所提方法的有效性。所提出的方法结合电流、电压故障特性,在快速诊断的同时大幅提高了诊断结果的准确性和可靠性,在负载突变的情况下仍能正确工作,并且不需要添加额外的硬件设备,方便嵌入已有的控制系统中,能够实现单管开路故障的快速在线诊断。     

基于波形特征的地铁牵引整流器二极管开路故障诊断方法

针对地铁牵引整流器内部二极管故障率高且诊断困难的问题,提出基于输入电流和输出电压的波形特征进行二极管开路故障诊断的方法。基于地铁牵引整流器的电路拓扑结构,分析了发生二极管开路故障前后整流器输出电压与输入电流波形的变化规律;在此基础上首先利用输出电压的波形特征检测整流器的二极管开路故障并确定疑似故障时间,然后仅利用各整流桥的一相输入电流确定故障二极管所在的整流桥并识别具体的故障位置。基于MATLAB/Simulink平台的仿真验证结果表明,所提地铁牵引整流器故障诊断方法不受故障位置、故障时间、系统运行负载等因素的影响,具有良好的可靠性与适应性。     

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。     

基于开关状态的三电平 NPC 整流器开路故障诊断

为了降低三电平中点钳位型(NPC)整流器故障诊断算法的复杂度和成本,本文提出基于开关状态的开关开路故障诊断 方法。 首先,选取某些开关状态在半个电流周期的累计值作为诊断变量,并结合自适应阈值及电流相位实现故障桥臂的检测。 其次,执行基于无功电流注入的外开关故障容错控制并对阈值进行更新。 最后,在容错期间基于诊断变量的变化情况,实现故 障开关的定位。 所提出的方法能够同时实现单和双开关开路故障诊断,而无需额外的传感器以及复杂的计算和诊断规则,具有 实现简单和成本低的优点。 实验结果验证了所提出方法的有效性和鲁棒性。     

利用电流故障特征的大功率整流装置故障在线诊断方法

针对大功率整流装置单管直通、开路及单相交流进线开路等三种单元件故障,分析了故障电流特征,提出了一种根据电流故障特征在线诊断故障的方法。单管直通时,根据计算得到的直流电流理论值将大于直流电流实测值,且故障相与非故障相的直流分量符号相反,可确定故障元件所在相别,再根据故障相直流分量正负可确定故障元件所在共阳或共阴组别。对单管开路和单相交流进线开路,若滑窗计算得到相电流直流分量持续大于某一整定值时判定为单管开路故障,再通过直流分量极性确定故障元件所在组别;若相电流直流分量先增大超过某一整定值后再减少至0,判定为单相交流进线开路,根据故障相电流基波幅值最小确定开路相别。仿真结果表明,该方法可快速诊断出故障,适用于多重化并联整流电路的故障诊断场合,具有一定的理论与实用价值。     

柔性直流输电系统中IGBT阀的故障诊断方法

基于两电平VSC-HVDC系统拓扑图,分析了IGBT阀开路故障时交流侧三相电流的变化情况,得到了故障相电流直流分量的变化规律,进而研究了系统传输功率突变对三相交流电流基波分量相位的影响,从而提出一种运算简便且快速的故障阀定位方法。该方法首先根据各相电流基波分量相位差判断系统状态,在排除功率突变的前提下再以直流分量标幺值为诊断变量对故障元件进行定位。最后模拟系统潮流反转后某IGBT阀发生失效开路故障的情况,利用所提出的方法进行故障诊断,结果表明该方法可快速准确的确定故障位置,并能避免因功率突变而引起的误诊问题。     

基于改进谱峭度与电流均值的牵引整流器开路故障诊断方法

针对动车组牵引整流器IGBT的开路故障诊断问题,以CRH3型动车组的牵引工况为例,提出一种基于改进谱峭度与电流均值的新型诊断方法。分析单个IGBT开路和2个IGBT同时开路故障下牵引整流器的网侧电流突变情况,根据网侧电流的突变特征将其分类;计算网侧电流的改进谱峭度(SK)以检测故障发生类别;结合电流均值法定位故障。所提的改进方法不需要复杂分类器,在实际应用中方便可行,仿真结果表明该方法能有效实现动车组牵引整流器的故障诊断。