三电平逆变器IGBT开路的复杂故障检测

针对三电平逆变器绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的开路故障,分析了在逆变器交叉两桥臂各有一个IGBT开路故障时的输出电压信号特点;然后利用傅里叶变换提取故障电压信号的直流分量、基波幅值、基波相位以及二次谐波相位,然后转换为故障特征向量,并由此采用BP神经网络来进行故障诊断。为了提高故障诊断的精度,利用改进的粒子群算法(PSO)来优化BP神经网络的参数。最后,通过对三电平逆变器的仿真进行实验验证,仿真结果证明了该方法的正确性和可行性。     

基于中点电流的ANPC逆变器故障诊断策略与容错控制

有源中点箝位型(ANPC)逆变器具有输出波形畸变率低、传输效率高等优点,获得了广泛的应用,但大量的开关器件降低了逆变器的可靠性.分析了三电平ANPC逆变器在不同开关器件开路故障下的电流路径,得到不同故障下输出电平及输出电压空间矢量的变化情况.结合各矢量作用下中点电流与输出电流的关系,提出了一种基于中点电流的故障诊断方法...     

基于模糊逻辑的三电平T型逆变器故障诊断研究

三电平T型逆变器由于具有较低损耗、较少元件数量和较高耐压等级而被广泛应用.但其功率开关管因其高频工作,容易出现故障.发生功率管开路故障后,交流侧输出的畸变电流会对电网产生损害.因此,其功率管的开路故障诊断显得尤为重要.本文提出一种模糊逻辑方法诊断三电平T型逆变器功率管开路故障.该方法对三相电流值求均方根,用来判断功率管开路故障是否发生.如果发生故障,将逆变器输出的三相电流平均值模糊化、模糊推理、反模糊化后实现故障定位.根据建立的适当模糊规则,可以对三电平T型逆变器功率管单管、双管开路故障精确定位.     

带零序电流抑制的开绕组永磁同步电机断相故障容错控制

针对共直流母线型开绕组永磁同步电机在绕组出现断相故障后控制策略以及零序电流抑制策略不再适用的问题,采用一种断相后坐标转换和零序电流抑制的改进控制策略,以保证系统运行的可靠性和控制精度。基于断相前后定子电流合成磁势不变的原理,对剩余两相建立坐标系并重构其与静止αβ坐标系间的变换矩阵,调整非故障相电流的幅值与相位,保证断相故障后电机运行的稳定性。为实现逆变器组间的协同作用,设计分配方案,对逆变器容量进行合理分配,并利用一种比例谐振控制方法对断相后系统零序电流进行抑制,削弱三次谐波零序电流在同步坐标系中电流产生的谐波,从而减小电磁转矩脉动,提高系统的控制性能。仿真结果表明,改进后的方法提高了断相故障状态下开绕组永磁同步电机控制系统的可靠性和控制精度。研究结果可为共母线型开绕组电机系统在断相工况下的控制提供理论依据。     

基于小波包和支持向量机的逆变器故障诊断

针对逆变器功率元件经常出现的开路故障,提出一种基于小波包分解和支持向量机的故障诊断方法。利用小波包对逆变器输入电流进行分解,获得电流信号的各层细节系数、能量以及偏移量。对分解得来的参数进行相应的归一化处理,得到逆变器功率开关元件不同故障状态下的故障特征。将其各自作为多分类支持向量机的输入量来训练多分类支持向量机。通过模拟实验证明,该方法在诊断和定位故障上具有较高精度和效率。     

基于希尔伯特-黄变换的车用逆变器开路故障检测方法

针对车用变频驱动系统中逆变器开路故障,采用直流侧电流频谱作为故障特征量进行故障诊断;并引入希尔伯特-黄变换(HHT)作为频谱分析工具,将该方法延伸到非平稳信号的频谱分析中。通过对稳态、动态两种工况下单管开路故障和单相开路故障两种故障模式的研究,结果表明:该方法能够在稳态和动态工况下可靠提取出直流侧电流信号中隐含的故障特征量,适用于车用工况。     

两种新颖的三相SPWM逆变器死区补偿策略

为了解决三相SPWM逆变器死区效应带来的输出波形畸变、零电流箝位、电机转速脉动等不良后果,在分析了死区效应原理的基础上,针对死区时间对输出电压基波和谐波的影响进行理论推导和仿真分析,得出了输出电压变化量和功率因数角、调制因数的关系曲线图。在此基础上,从负载电流的角度提出了两种新颖的补偿策略:使用参考波修正和使用逻辑电路的补偿策略。在一台三相SPWM逆变器上进行了实验研究,通过比较补偿前后相电流的波形图和输出电压的频谱图,发现所提出的两种策略能够很好地抑制低次谐波和零电流箝位效应,提高系统的运行性能。     

三电平SVPWM逆变器矢量控制系统的故障仿真

牵引传动系统是动车组的核心技术,三电平矢量控制的电机逆变器的故障诊断非常重要.本文以CRH2动车组的三电平电机逆变器为背景,建立了三电平空间矢量脉冲调制(SVPWM)逆变器控制系统的Matlab/Simulink模型,并进行了仿真,分析了5种常见故障对三电平逆变器的输出电压、电流、转矩和转速的波形及电机性能的影响,以便为CRH2动车组的三电平逆变器的故障诊断提供了技术参考.     

六相永磁容错电机不对称运行研究

六相永磁容错电机发生一相或多相开路故障后,如不调整剩余相的电流,转矩脉动会很大,电机性能会明显降低.为使电机单相开路后能保持正常状态下的性能,以A相开路为例,建立了该电机单相开路情况下在静止五相坐标系上的数学模型,对其进行虚拟坐标变换后,实现了电机故障状态下的解耦控制,可对电机进行矢量控制.建立了仿真模型,仿真结果表明:一相开路情况下,通过调整剩余相电流的幅值和相位,电机仍能正常运行,且保持了正常状态下的性能,实现了电机的容错控制.     

基于相位差的轴向磁通无铁心电机早期轻微匝间短路故障诊断

针对轴向磁通定子无铁心电机早期匝间短路故障问题,提出一种基于零序分量和定子电流分量相位差的轴向磁通定子无铁心电机的早期匝间短路故障诊断和定位方法。首先,根据定子绕组电感极小的特点建立了匝间短路故障数学模型;其次,对故障前后的短路电流、相电流、零序分量等进行了傅里叶分析,通过零序电压基波幅值变化对匝间短路故障进行识别;最后,通过对比零序电压基波与定子三相电流初相位差来进行故障相定位。结果表明,匝间短路故障相的相电流基波初始相位与零序电压基波初相位差的绝对值近似180°,而健康相的相位差与180°相差较大。基于相位差可以实现轴向磁通无铁心电机早期匝间短路故障的诊断与定位,为永磁电机的匝间短路故障诊断提供了参考。     

电机驱动系统PWM逆变器故障诊断

电机变频调速系统中,逆变器是故障高发的薄弱环节。设计一种基于小波包分解和RBF神经网络的三相电机驱动系统PWM逆变器故障诊断模型,利用小波包变换提取三相PWM逆变器故障信号特征向量,并将其作为RBF神经网络的输入量;采用狼群—模拟退火算法优化RBF神经网络的结构和参数,利用32组学习样本和6组测试样本分别训练和检验RBF神经网络。仿真实验分析表明,该方法用于三相电机驱动系统PWM逆变器开路故障的诊断,速度快、准确率高。     

Sepic变换器的开关管故障诊断

针对Sepic变换器故障状态的特点,首先分析负载电压和开关管电流在不同工作状态下所表现的特征,然后构造一种基于开关管电流和负载电压之间逻辑关系的开关管故障诊断方法,最后进行了开关管短路和开路以及续流二极管开路和短路的仿真实验。仿真结果表明,该故障诊断方法可行,并具有较高诊断准确率。     

多相无刷励磁系统励磁机定子电流谐波特性

由于无刷励磁旋转整流器与转子一起旋转,整流器的故障无法得到直接的监测,但依据故障在定子励磁绕组中反映的特征来实现监测是一种有效的途径。为此,首先分析了正常运行及旋转整流器一管开路时多相无刷励磁机的电枢电流及其产生的电枢反应磁势,进而得到了2种运行状态下多相无刷励磁机定子电流谐波特性;最后对系统进行了仿真,通过谐波分析得到了励磁机定子电流的谐波特征,仿真结果与理论分析相符。该方法为分析旋转整流器不同运行状态对励磁机定子电流谐波特性的影响奠定了基础,可应用到对多相无刷励磁系统旋转整流器故障诊断的进一步研究中。     

一种并联型有源电力滤波器的研究

针对高压交流配电系统,提出一种基于线性并联变压器谐波阻抗控制的并联型有源电力滤波器新原理.实时检测并联变压器一次侧的谐波电流,通过逆变器向二次侧注入谐波补偿电流,在一定的补偿系数下,并联变压器一次侧对谐波电流呈现近似为零的低阻抗,而对基波电流呈现很大的一次侧自阻抗,从而输导配电系统中的谐波电流流入并联变压器支路.这种滤波原理在10～35 kV高压交流配电系统中将有着广阔的应用前景.仿真和实验结果证明了这种滤波新原理的正确性.     

PWM控制隔爆异步电机定子绕组短路损耗分析

矿用隔爆电机是煤矿井下设备的主要驱动电机,大部分采用逆变器供电,使得电机的谐波损耗增大;定子绕组短路故障是电机的主要故障类型,发生短路故障后,电机的损耗也会发生变化,对PWM供电防爆异步电机定子绕组短路故障损耗变化的研究对电机温度场的研究和故障诊断具有重要的理论意义。为了对定子绕组故障后的电机损耗的特点和变化规律进行研究,建立了一台刮板输送机用防爆异步电动机定子绕组短路故障时的场-控-路耦合二维有限元模型,首先对电机的定子电流和气隙磁密的进行计算,然后对电机的铜耗、磁滞损耗和涡流损耗进行了计算和分析。通过分析可知:电机发生定子绕组短路故障后,故障相的电流增大,使得电机的铜耗大大增加,磁滞损耗和涡流损耗也增加。通过对电机整体损耗的分析,为电机温度场的计算和故障诊断提供理论依据。     

基于三分类支持向量机的船用逆变器故障诊断

针对电力推进船舶逆变器存在的开关器件开路故障诊断问题,提出一种基于三分类支持向量机的故障诊断方法。利用对称分量分析方法获得逆变器输出正序瞬时值分量,通过对信号进行小波包分解,得到不同开关元件故障下的小波能量,规范化后作为对应开关器件故障特征。根据开关器件位置和逆变器输出波形特点对开关器件进行分组,利用三分类支持向量机实现故障分类。仿真分析结果表明,该三分类支持向量机故障分类正确率94.29%,诊断方法有效。     

矩阵变换器开路故障分析及诊断方法

矩阵变换器(MC)故障开关的可靠诊断和定位是故障隔离技术和故障后容错技术高效实现的基础。基于矩阵变换器-永磁同步电机(MC-PMSM)系统仿真平台,定性分析MC中功率开关开路故障影响区间以及MC-PMSM系统故障表现,并提出一种新颖的MC开关开路故障诊断方法—调制误差电流法。故障诊断算法分2步实现:第1步利用电机电流与MC输出电流的绝对差值诊断故障相,缩小故障开关定位范围;第2步结合MC开关调制信号定位故障开关的具体位置。仿真结果验证所提出的故障诊断算法的实时性和可靠性,并能够在电机调速和负载突变等非稳定情况下有效避免误诊断。     

基于改进型相关算法的变频异步电机定子故障诊断

变频器供电下,异步电机定子电流谐波成分剧增,使定子匝间短路故障的诊断不同于电网直接供电。电网电压不平衡以及电机的先天不平衡也会影响诊断结果。针对以上问题,根据变频器调制频率构建参考信号,提出用改进型相关算法提取定子电流中调制频率基波成分,避开电网不平衡因素以及变频器高次谐波的影响,利用逆调制频率同步速变换将调制频率的基波正序分量转化为二倍频交流分量,将负序分量转换成直流量,通过对整周期采样长度取均值的方法将直流分量单独分离出来。并考虑电机先天不平衡因素定义了故障灵敏度因子。实验结果表明该因子能正确反映定子故障程度,消除了变频器的谐波成分和噪声对计算结果的影响,对供电电源不对称具备鲁棒性,方法有效可行。     

新型电流型多电平逆变器的优化设计

针对目前逆变器设计中存在的问题,提出一种基于FPGA的三次谐波注入法,该方法在原正弦调制波(基波)的基础上,叠加适当幅值的三次谐波,由于合成参考信号的最大值减小,从而提高了输出等效正弦波的幅值,而所加入的三次谐波,在三相系统中可以互相抵消。采用FPGA技术,只需一个芯片,就可完成整个设计。仿真与实验证明,采用三次谐波输入,可使电流的利用率提高1.15倍。     

一种氧化锌避雷器阻性泄漏电流测量新方法研究

分析了氧化锌避雷器在基波电压作用下，基波电压与阻性泄漏电流三次谐波分量之间的关系．在电场传感器获取线路电压信号的基础上，利用数字信号处理技术，提出一种计算氧化锌避雷器阻性泄漏电流的新方法．仿真计算表明该方法可以较好地补偿氧化锌避雷器容性电流的基波分量和三次谐波分量．