多逆变器并联微网系统的功率管开路故障分析及诊断

与单逆变器系统功率管开路故障不同,微网系统的开路故障不仅与其并网/离网的运行模式有关,还与其内部各模块之间存在着相互影响有关,所以故障表现更为复杂和难以识别诊断。针对这些问题,首先在理论上分别分析了多逆变器并联的微网系统在并网和离网模式下的某逆变模块开路故障表现,得出微网在并网模式下各模块之间的独立性和离网模式下各模块之间的相关性,并且在仿真中验证理论的正确性;然后在上述的基础上,进一步提出了一种新的基于稀疏编码的算法,用于提取兼容微网这两种运行模式的故障特征,并使用神经网络分类器完成微网系统的故障诊断;最后在仿真和实验平台上验证了该方案的有效性。     

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。     

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。     

三相逆变器功率管故障智能诊断研究

以三相逆变器-电动机驱动系统为例,研究基于神经网络的逆变器故障智能诊断方法.在三相逆变器易发的功率管开路故障、短路故障及短路故障后逆变器工作状态理论分析和仿真实验研究基础上,建立三相逆变器故障仿真模型.通过仿真实验获取逆变器故障状态下的电机定子电流信号数据,利用信号分段方法提取故障特征构造神经网络的学习样本,并以此训练神经网络,确定用于三相逆变器故障诊断的神经网络结构和参数.在感应电机矢量控制系统中进行仿真验证,仿真实验结果表明,该方法相对已有逆变器故障诊断方法,具有诊断迅速、可靠性高的优点,可在20ms内在线完成上述各种功率管故障的诊断.     

无刷直流电动机系统故障模型的仿真研究

建立了无刷直流电动机系统的仿真平台,在仿真平台上针对无刷直流电动机的定子绕组开路故障、匝间短路故障以及逆变器功率管开路故障进行仿真研究.结果表明通过比较健康状态下和故障状态下的定子电流,可以对定子绕组开路故障、匝间短路故障及逆变器故障进行探测.     

容错逆变器PMSM无位置传感器控制系统

为了提高系统的可靠性,针对系统中的功率管和位置传感器等脆弱环节,提出一种容错逆变器-永磁同步电动机无位置控制系统结构.系统中的逆变器采用容错拓扑结构,由四开关实现逆变器器件开路故障后的容错运行;自适应滑模观测器用于估算电机转子位置和转速,实现永磁同步电动机的无位置传感器控制.为减少四开关逆变器的输出谐波,对其SVPWM控制策略进行研究分析.对故障前后运行状况进行对比,仿真和实验结果证明所提出系统能够实现功率管开路故障后的可靠运行.     

基于端电压检测的无刷直流电机单管开路故障研究

故障诊断是实现容错控制的基础,为进一步提高逆变器单管开路故障诊断和定位的可靠性,提出了通过检测逆变器输出端电压实现单管开路故障的识别与定位的方法。通过分析逆变器在正常工作和开路故障两种状态下工作相逆变器的端电压,综合换相信号和PWM控制信号,采用简单的逆变器输出端电压检测方法实现了单管开路故障的识别与定位。仿真结果表明该方法能够快速有效地诊断和定位逆变器的单管开路故障。     

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。     

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。     

Wavelet Modulus Maxima for Single Switch Open Fault in Multi-level Inverter

The multi-level inverter is widely used in high-power and high-voltage applications. Multi-level inverters use a large number of switches for high power conversion, resulting in increased system's fault probability. To ensure stable operation of the system, several fault diagnosis methods have been carried out by researchers. In this article, a fault diagnostic system in a multi-level inverter using wavelet modulus maxima is developed. The working situation of the power devices of a five-level diode-clamped multi-level inverter drive system under an open-circuit fault is analyzed through MATLAB (The MathWorks, Natick, Massachusetts, USA) simulation. The wavelet modulus maxima of output phase voltages are used to detect faulty phase (leg), and wavelet modulus maxima of DC bus currents are used to detect fault type and fault switch. Wavelet analysis is used for feature extraction, which can be used as input to the expert system to develop a fault identifier. The open-circuit fault on the five-level diode-clamped multi-level inverter of power devices is carried out experimentally. The experimental prototype is developed to validate the fault analysis with simulation results.     

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。     

三电平大功率变频器故障特征及诊断方法研究

为确保三电平大功率变频器的稳定运行,通过理论分析和仿真,详细分析了其主电路中各功率器件在开路故障时的工作情况、故障典型特征及具体表现形式,并总结出了故障诊断规则.最后,基于理论分析和仿真,对三电平大功率变频器功率器件的开路故障进行了实验.实验结果进一步验证了对功率器件故障分析及仿真结果的正确性.     

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。     

H桥驱动下的单绕组无轴承薄片电机功率系统故障分析及容错控制

针对由H桥驱动的单绕组无轴承薄片电机因功率系统开关管发生故障导致电机无法正常运行的问题,以六相单绕组无轴承薄片电机为例,分析了开关管发生开路和短路故障时H桥的工作模态以及故障对系统造成的影响。在故障分析的基础上,对电机短路电流数学模型进行了推导,提出统一的故障容错控制方法。该方法通过非故障相电流重构,补偿功率模块故障对系统造成的影响,提供电机稳定运行所需悬浮力与转矩。通过有限元分析,验证了短路电流模型的正确性及故障容错方法的有效性。以1相和2相绕组功率开关管发生开路或短路故障为例,在一台原理样机上实验验证了理论分析与仿真结论。     

基于ESO-MLD的逆变器开路故障快速诊断方法

为了减小电机驱动系统中未知干扰对逆变器开路故障诊断的影响,提出了一种基于扩展观测器ESO(extended state observer)和混合逻辑动态MLD(mixed logic dynamic)模型的逆变器开路故障快速诊断方法。通过分析开关管在正常工作和故障状态下的电流流向路径,建立了逆变器的混合逻辑动态模型,并设计了一种电压扩展观测器。根据观测器的观测电压和实际系统输出电压之间的相电压残差进行故障检测,通过故障相残差与正常两相残差之间的数值关系来定位故障相和故障管。该方法有效减小了系统中未知干扰和不确定因素对逆变器故障诊断的影响,提高了故障诊断率。最后,通过Matlab/Simulink仿真验证了该方法的正确性和有效性。     

基于无刷直流电机电压型逆变器开路故障检测方法的仿真研究

对无刷直流电机驱动系统中电压型逆变器开路故障进行了仿真研究,通过对仿真结果的分析,确定了能够识别故障的特征信息,本研究对提高系统运行可靠性具有重要指导意义。     

逆变器故障诊断研究

电机逆变器的功率半导体器件及其控制电路是最易发生故障的薄弱环节。故障特征的提取是逆变器故障诊断的关键,将逆变器输出的电压信号作为特征参量,提取逆变器输出的电压频谱,利用改进的加窗短时傅里叶变换获取逆变器故障特征,可实现逆变器的故障检测。仿真结果验证了方法的有效性。     

三电平逆变器的决策树SVM故障诊断

针对二极管箝位型三电平逆变器的开路故障诊断问题,提出一种基于决策树支持向量机(decision tree support vector machines,DT-SVM)的故障诊断方法。以逆变状态为例,首先分析逆变器主电路的运行情况并进行故障分类,然后以中、上、下三种桥臂电压为测量信号,采用小波多尺度分解法提取特征信号,进而利用粒子群聚类算法(particle swarm clustering algorithm)生成决策树SVM分类模型,最终实现了三电平逆变器的多模式故障诊断。仿真结果表明,本方法在使用了较少分类模型的情况下完成故障诊断任务,相较于BP神经网络、一对一结构的支持向量机和极端学习机等方法,在10%白噪声扰动下对于三电平逆变器多模式开路故障的诊断精度可达98.46%,算法具有更好的准确性和鲁棒性。