基于LYAPUNOV稳定性的三电平NPC整流器控制方法研究

首先建立了基于开关函数的三电平中点钳位(NPC)电压型整流器的数学模型,分析了它的工作原理。并在LYAPUNOV稳定性理论的基础上,提出了一种新的三电平中点钳位PWM整流器非线性控制方法。该方法具有大范围渐进稳定,动态响应快的优点,并且通过采用直流电压PI调节加负载前馈,有效地克服了由于参数不准确引起的系统存在稳态误差的问题。系统仿真验证了该数学模型的正确性,以及基于LYAPUNOV直接法设计的非线性控制器的有效性。     

NPC三电平逆变器的开关管开路故障诊断

开关管故障诊断是三电平逆变器系统实现可靠运行的前提。针对二极管中点箝位型NPC（neutral-poi-nt-clamped）三电平逆变器,提出了一种新颖的开关管开路故障诊断方法。选取开关状态、负载相电流的极性及桥臂相电压作为故障特征,在不同的电流流通路径下进行开路故障特征分析,实现对故障开关管地准确定位。实验验证了所提故障诊断方法的正确性和有效性,与其它开关管开路故障诊断方法相比,该方法不需要复杂的算法,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。     

NPC三电平整流器中点电位控制方法的研究

为了解决三电平整流器中点电位不平衡问题,以NPC型三电平整流器为例,在介绍NPC型三电平整流器的主电路结构基础上,分析了中点电位不平衡问题。详细介绍了基于SVPWM控制的中点电位控制策略,通过合理地选择正负短矢量来使中点电位趋于平衡。提出了一种改进方法即基于电荷守恒的控制策略,以保持一个采样周期内流入中点的电荷等于零为原则,通过控制正负短矢量的作用时间来控制中点电位。通过计算机仿真分析验证了中点电位控制方法的有效性。     

基于电流畸变特性的整流器开路故障诊断系统设计与实现

半导体开关是影响电压源整流器VSR（voltage source rectifier）系统整体故障率的重要因素。为此,提出一种基于电流畸变特性的三相开路故障诊断系统,该系统由诊断模块、寄存器模块和决策模块组成。诊断模块使用滞环比较器来判断电流的变化趋势,从而诊断开路OC（open-circuit）故障;寄存器模块用于实现多开关OC故障诊断;决策模块用于输出最终结果。实验结果表明,该方法能够正确实现包括6种单开关故障和15种不同的双开关故障在内的故障诊断,故障诊断准确性好。此外,所提方法在负载突变、不同功率因数、电网电压不平衡和畸变以及不同的交流滤波器结构条件下均具有良好的抗干扰性能和较强的鲁棒性,平均诊断时间仅为3.68 ms。     

基于d-q轴解耦和中点电位控制的高性能三电平NPC整流器控制方法

首先建立了基于开关函数的三电平中点钳位(NPC)电压型整流器的数学模型,分析了它的工作原理.提出了一种基于d-q轴解耦和中点电位控制的高性能三电平中点钳位PWM整流器控制方法.该方法具有电流控制精度高,能够实现有功电流和无功电流的无差调节的优点,并且通过设计中点电位控制器,能够有效抑制由外部扰动和调制方法造成的中点电位的直流和低频脉动.通过系统的仿真和实验,验证了该数学模型的正确性,以及该控制方法的优异性能.     

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。     

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。     

基于功率平衡算法的NPC三电平变换器中点电压控制

分析了中点钳位型三电平变换器的中点电压数学模型,推导出三相功率与零序电压的传递函数。提出一种新型的注入零序电压控制方案,该方案通过控制中点处的零序总功率为0,来实现中点电压的平衡控制。具体方案是,通过计算中点处的三相功率偏差,经PI调节器输出零序电压调制波,经过3 s/2 r坐标变换,叠加至三相基波调制波,并采用SVPWM调制算法实现。仿真显示,方案能够实现中点电压的平衡控制,具有较好的动态响应。     

具有采样偏差抑制的三电平NPC整流器DBC

为降低三电平中点箝位型(NPC)整流器的电流畸变率,提出一种对采样偏差抑制的无差拍控制(DBC)方法。为此,在电网电压采样结果和输出电流采样结果中都加入了遗忘迭代滤波算法,通过消除采样偏差的影响提高DBC算法的控制能力。通过仿真和试验测试,配置了参数的范围,验证了所提算法的有效性。     

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。     

基于双线性观测器的双馈风电机组变流器功率管开路故障诊断

针对双馈风电机组变流器的开路故障,提出一种基于双线性观测器的故障诊断方法。从双馈感应发电机和变流器的数学模型出发,根据模型的非线性特点,推导双馈风电机组变流系统的双线性模型,并构造出变流系统的双线性电流观测器。通过电流观测器得到变流器的电流残差信息,并据此对变流器进行故障检测,然后利用电流平均值定位出具体故障器件。考虑到功率管开关延时、死区时间及测量噪声的影响,设计自适应阈值进行故障判断,保证了诊断的鲁棒性。通过不同故障类型和电网电压跌落的仿真分析,验证了所提开路故障诊断方法的有效性和可靠性。     

基于瞬时频率的电压源变流器开路故障检测方法研究

针对电压源变流器中功率器件的开路故障问题,通过分析变流器三相电流的固有模态分量特征,提出了一种基于瞬时频率的变流器开路故障检测方法。首先采用经验模态分解理论获取三相交流电流中的开关模态分量。然后通过希尔伯特变换得到开关模态分量的瞬时频率,利用开路故障前后开关模态分量瞬时频率特征变化对功率器件的开路故障进行检测。最后在PSCAD/EMTDC中搭建柔性直流互联系统仿真模型进行了验证。仿真结果表明,利用开关模态分量瞬时频率特征能够在几个开关周期内快速地检测出单个或多个故障功率管,而且在功率调整和潮流反转时具有较好的动态检测性能。     

VSC-HVDC送端换流器IGBT开路故障诊断方法

为了实现VSC-HVDC系统送端换流器IGBT开路故障的在线诊断,首先基于送端换流器拓扑结构得到了换流器开关函数模型,给出了基于开关函数的三相电压残差定义;然后推导了2类单桥臂IGBT开路故障和4类双桥臂IGBT开路故障下的三相电压残差计算公式,分析了IGBT开路故障的电压残差特征.基于此,通过设定电压残差阈值和IGB...     

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。     

三电平有源电力滤波器IGBT开路故障诊断方法研究

针对三电平中点钳位式(Neutral Point Clamped,NPC)有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)中功率器件IGBT开路故障的诊断问题,提出采用小波包分析故障信号,提取各频段能量系数作为故障特征,并利用网格搜索支持向量机(Support Vector Machine,SVM)进行分类的诊断方法。将所提方法应用于三个测试点进行测试,分别为逆变输出侧三相补偿电流、直流侧电容电压、电源侧三相电流,然后针对各信号的特点完成故障特征提取与故障类型识别,最后在谐波源三相整流桥触发角变化时进行了适应性实验,结果表明所提出的方法可分别基于三个测试点实现故障诊断,并且基于直流侧电容电压的测量方式对谐波源变化有良好的适应性。     

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。     

基于免疫算法的无刷励磁发电机旋转整流器故障诊断

在大型发电机的无刷励磁系统中,旋转整流器承受着强大的离心力和电磁作用,故障发生率相对较高。采用旋转整流器故障时交流励磁机旋转电枢产生的谐波磁场在其定子励磁线圈中感应谐波电势的电磁特性,从中提取旋转整流器故障信号波形。运用傅里叶分解故障信号波形,对故障信号波形的特征值进行编码处理,并用免疫算法中的反向选择算法对傅里叶分解后的故障特征值进行计算,完成旋转整流器的故障诊断。利用人工免疫的反向选择算法,对一台15 kW无刷励磁同步发电机旋转整流器的短路与开路故障进行仿真诊断。仿真结果表明,基于免疫系统反向选择机制的人工免疫算法,与傅里叶分解算法相结合,进一步提高了无刷励磁同步发电机旋转整流器故障诊断的准确率,可达95%以上。     

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...     

三电平NPC整流器空间矢量脉宽调制及中点电位平衡控制

为了减少开关损耗和避免不同区域矢量在扇区切换中发生突变,提出了一种最优的空间矢量脉宽调制算法,即所有输出矢量的首发矢量全部采用负小矢量。具体给出了参考电压矢量在矢量空间中具体位置的判定、相应的输出电压矢量作用顺序,推导了三角形顶点各开关矢量的作用时间以及脉冲的输出。基于检测到的三相输出电流、中点电流方向和直流侧电容电压,提出了利用冗余电压小矢量精确控制中点电位平衡的策略,并用实验结果验证了中点控制策略和调制算法的正确性。