一种基于三维坐标识别的逆变器开路故障诊断方法

逆变器的安全性和可靠性对电力电子系统的稳定运行起着至关重要作用.为了实现对逆变器开关管开路故障进行快速精准的故障判定,提出一种基于三维坐标的逆变器开关管开路故障诊断方法.该方法通过建立逆变器开关管开路故障下的三相输出电流的数学模型,将输出三相电流转化为三维坐标.逆变器开关管开路故障时,逆变器的输出相电流发生畸变,三维坐...     

基于三相电流检测的逆变器开路故障诊断及容错方案研究

为解决逆变器开路故障诊断问题及充分利用剩余桥臂资源,针对基于矢量控制的异步电机驱动系统中逆变器开路故障诊断及容错方案,采用逆变器输出三相电流信号作为特征参数,利用小波分析理论提取特征向量,进而通过支持向量机(SVM)判断逆变器是否故障。当SVM检测到逆变器故障时,逆变器由传统的六开关拓扑切换为四开关拓扑,采用四开关模式"七段式"空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法调制。通过计算机仿真验证了SVM诊断逆变器开路故障及四开关容错控制的正确性和有效性。     

列车牵引逆变器输出电能品质及其故障特征研究

列车牵引逆变器输出电能品质与牵引系统关键部件的工作状态紧密耦合。分析了牵引电机转子断条故障、电机定子匝间短路故障及逆变器IGBT开路故障状态下定子电流的特定谐波分量特性。针对定子电流故障特征,使用快速傅里叶变换(FFT)对故障特征进行识别,提取特定谐波分量,提出了以特定谐波分量含量与基波含量比值大小定位故障部件的故障诊断方法。搭建了牵引系统状态监测仿真模型,验证了提出的故障特征与故障诊断方法的正确性和有效性。     

基于电机振动的动车组牵引逆变器故障诊断研究

牵引逆变器的安全性和可靠性对高速动车组车辆的稳定运行至关重要,为了对逆变器工作状态进行识别,文章结合车辆系统动力学,提出了一种基于电机振动信号分析的故障诊断方法。将电机振动信号作为监测对象,通过检测逆变器故障时电流畸变引起电机异常振动的特征信号来进行判断。以CRH2型动车组牵引传动系统为例,建立了基于空间矢量脉宽调制策略下的三电平牵引逆变器电路仿真模型,对逆变器结构故障模式进行仿真。仿真结果表明,逆变器故障会显著影响交流侧输出电流谐波含量,尤其是5倍频、7倍频、11倍频、13倍频电流谐波;而这些谐波电流输入到牵引电机后转化为6P(1-s)倍频、12P(1-s)倍频的脉动转矩,并作用于电机,使得其输出振动中含有相应频率的谐波成分。通过对高速动车组实际运行过程中的牵引电机振动信号进行分析可发现,在正常情况下振动信号不明显含有此类谐波频率成分,而当逆变器存在故障时,则会导致在振动信号中该频率信号含量非常明显。因此,文章所提出的基于振动信号分析法能够有效地监测并诊断牵引逆变器工作状态,并具有一定的工程应用价值。     

基于贝叶斯网络的牵引逆变器开路故障多特征融合诊断方法

为了增强牵引逆变器开路故障诊断方法对于不确定因素的免疫能力,提出一种基于贝叶斯网络的信息融合诊断方法。以牵引逆变器输出侧的电流和电压为信号源,提取小波包熵特征,采用主成分分析法对原始特征进行降维,使用贝叶斯参数估计法融合降维后的特征量,得到信息互补的新的特征向量。利用贝叶斯网络对融合后的新的特征向量进行识别,对不同观测值情况下的最大后验概率估计结果进行信息融合并做出决策,进而完成故障诊断。建立仿真模型,与使用K均值算法的故障分类情况做对比,验证不同转速和白噪声情况下所提故障诊断方法的有效性。研究结果表明:所提方法能够对牵引逆变器IGBT的单管和双管开路故障进行准确检测与定位,能够去除冗余信息和互补有效信息,具有一定的抗干扰能力,准确率高,适应性强。     

基于小波分析的光伏并网逆变器故障诊断

针对光伏并网逆变器的故障检测与智能在线诊断问题,提出了一种C3C3逆变器故障特征提取方法。该方法以逆变器输出三相电流的小波分析结果作为判断依据,将故障信号的近似分量和细节分量相结合作为故障特征向量,利用神经网络的分类功能,实现对光伏并网逆变器的故障诊断。该方法无需电压信号和人工参与,硬件实现简单,且抗干扰性强。仿真实验结果证明了该方法的有效性。     

准 Z 源逆变器中IGBT 开路故障诊断

针对三相准 Z 源逆变器的安全可靠运行问题,提出一种快速、实用的准 Z 源逆变器 IGBT 开路故障诊断 方法。新型 IGBT 开路故障诊断基于 Z 源逆变器自身特性实现,通过在开关周期内观察故障前后直通状态的变化 对系统变量的影响来辨识故障,实施时分为两个连续阶段,一是 IGBT 开路故障检测和定位,二是激活冗余桥臂, 完成故障容错运行。利用三相准 Z 源逆变器低压样机进行测试,实验结果验证,所设计的 IGBT 开路故障诊断方 案可快速检测出 IGBT 故障,并能在 0.5 ms 内完成系统重构,实现故障容错运行。在轨道交通系统中采用所提出 的 Z 源逆变器 IGBT 开路故障诊断方案,可以保证供电系统的可靠运行。     

基于迭代学习的速度传感器故障诊断研究

霍尔式速度传感器利用实时检测的速度信号作为系统速度反馈参考,广泛应用于轨道交通和汽车电子产品中,为系统安全可靠运行提供保障.针对霍尔式速度传感器工作原理,构建含有实时故障估计变量的线性时不变系统模型,根据传感器实际输出和估计输出的残差信号确定目标函数及基于迭代学习的故障诊断数学模型,并对此迭代学习故障诊断策略进行收敛速度和收敛精度分析.为验证诊断策略的普适性和正确性,在速度传感器正常工作状态下施加典型阶跃、指数和正弦形式的故障信号,探究诊断算法对故障信号估计的准确性和时效性.研究结果表明:所提故障诊断策略能够利用实时故障估计变量准确估计故障信号,并在有限时域周期内全局收敛,为诊断策略的工程化应用奠定基础.     

一种新型基于模型的动车组牵引逆变器开路故障诊断方法

针对CRH3型动车组牵引逆变器绝缘栅双极型晶体管开路问题,提出一种新型基于模型的动车组牵引逆变器开路故障诊断方法。利用键合图对非线性的牵引逆变器进行建模;依据键合图模型,推导出符合能量守恒的系统行为约束方程;基于系统行为约束方程,利用最小二乘法对系统当前行为进行辨识;通过比较系统的实际行为以及预期行为,产生故障识别向量,从而对开路IGBT进行识别和定位。仿真试验表明,本文所提方法能够对单个IGBT开路以及两个IGBT同时开路故障情况进行准确、实时地检测和定位。     

基于电机定子电流分析的机车齿轮箱故障诊断

机车传动系统齿轮故障诊断对保障列车行车安全有重要意义,因此将牵引电机定子电流分析用于齿轮故障诊断。齿轮局部损伤引起齿轮系扭矩波动,扭矩的波动使驱动电机定子电流多个频率成分发生相位调制,在定子电流频谱中产生边频带,分析这些特殊频率成份就可以检测齿轮故障。齿轮早期故障产生的边频带幅值非常微弱,通常被电机结构引起的谐波成份和噪声掩盖。双树复小波变换保留了常规小波局部分析特性,又能有效抑制平移敏感性和频率混叠。提出了一种新的无传感器机车齿轮故障诊断方法,用双树复小波分析牵引电机定子电流,抑制噪声排除临近频率的干扰。30 t轴重货运机车正线运转实验证明,提出的方法能有效诊断机车齿轮故障。     

基于磁链观测器的逆变器开路故障实时诊断

逆变器作为电力牵引交流传动系统的重要组成部分,其可靠性是保证系统正常运行的关键,但其功率模块故障率较高。本文针对逆变器主电路的IGBT开路故障,提出一种基于磁链观测器的实时诊断方法,经仿真验证该方法不易受负载扰动和闭环控制影响,诊断可靠性高,且不需增加额外硬件设备,适用于逆变器开路故障的实时诊断。     

国产化A型地铁车辆的差动电流传感器

研究目的:研制开发用于漏电检测的差动电流传感器,以适应国产化A型地铁车辆的牵引逆变器接地保护的要求。研究方法:分析差动电流传感器在国产化A型地铁车辆高压柜电路中的功能及电路原理,总结介绍该差动电流传感器的外形结构、材料特点、性能参数及运用分析。研究结果:通过差动电流传感器在广州地铁1号线A型地铁车辆装车考核,证明该差动电流传感器工作性能可靠、稳定。研究结论:磁调制式差动电流传感器的研制与装车考核,其对地铁车辆的漏电流检测精度能达到±10%以上,并有较强的抗电磁干扰能力。与其它类型的电流传感器相比,该种差动电流传感器有显著的优越性,能适应国产化地铁车辆牵引逆变器的要求。     

基于模糊穴映射方法的牵引变压器全局故障诊断

针对基于DGA的牵引变压器故障诊断方法中的不足,提出一种基于模糊穴映射方法的牵引变压器全局故障诊断方法。此方法在DGA分析基础上,增加了组件电阻、电流等多种故障信息,通过DGA与模糊穴映射方法的融合,实现牵引变压器故障的全局诊断。试验结果表明：这种方法对于牵引变压器全局故障诊断而言,可以更好地分析各类故障产生原因,明确有效输入与故障特征类型,避免单一特征数据集对牵引变压器故障诊断的局限性,具备可行性、高准确率。     

基于模型诊断和专家系统的牵引变压器故障诊断研究

针对现有专家系统在故障诊断中存在的问题,提出将基于模型诊断的方法应用于牵引变压器故障诊断中.将故障分为潜伏性故障和电气回路故障两类,对于前者,将专家系统和基于模型的诊断方法相结合,充分利用两者的优势对变压器故障进行诊断,并给出具体实现过程;对于后者,直接利用模型诊断的方法,建立以电压、电流为变量的牵引变压器结构和功能的两层抽象模型,利用观测位置的不变性,将诊断分为离线和在线诊断两部分,对牵引变压器故障进行诊断.通过实例仿真获得故障数据并应用模型诊断推理,验证了基于模型诊断的方法应用于牵引变压器故障诊断的可行性和有效性.     

半桥串联谐振逆变器的非线性控制方案

本文介绍了半桥串联谐振逆变器的非线性控制方案的分析与设计,并提出了一个零电流转换非线性控制逆变器的设计.其电路拓扑包括两个功率开关、一个输出滤波器.逆变时,在功率通量回路中只有一个功率开关上有传导损耗.开关的零电流开通是通过扼流圈前级的辅助谐振回路实现的.非线性控制方案可以抑制直流输入扰动,并能对正弦脉宽调制控制进行有效的动态调节.我们使用了空间状态平均值的方法来对系统进行分析.文中以一个功率为500 W的逆变器作为设计示例,并对其性能进行评估,该逆变器在额定功率下,可以获得91%以上的效率.     

机车牵引电机电流实时故障诊断系统

内燃机车牵引电机运行中由于环火、主极断线、小齿轮脱落等原因往往会造成机破事故,一般这些事故发生的前兆主要表现为牵引电机工作电流异常,但这种变化人工无法实时监测。机车牵引电机电流实时故障诊断系统通过监测各牵引电机电流及接地、空转、制动、卸载等指示信号,综合分析判断后,把存在故障隐患的牵引电机自动从机车主电路中切除,以避免故障升级。     

脉宽调制逆变器—异步电动机系统电压,电流的计算机模拟

交—直—交电压型脉宽调制逆变器是牵引领域中很有发展前途的一种逆变器。本文对该种逆变器—异步电动机系统建立了一个通用的数学模型,它具有运算速度快、精度高及对计算机内存容量要求低的特点。从原则上来说可在系统的整个调频范围内,在微型计算机上对任何稳态工况时的逆变器输出电压、电机定、转子电流的基波及谐波分量进行分析,从而为该种系统的研制和改进提供了一个有力的工具。     

基于状态观测器的单相整流系统传感器故障诊断与容错控制方法

交直交传动系统广泛应用于高速铁路牵引领域。电力牵引变流器作为牵引传动系统核心部件,由于其自身结构复杂,且运行环境恶劣,易突发故障。本文针对牵引变流器脉冲整流器网侧电流传感器和中间直流侧电压传感器故障,通过建立单相脉冲整流器混合逻辑动态MLD(Mixed Logic Dynamic)模型,构建系统状态观测器,研究基于状态观测器的传感器在线故障诊断与容错控制方法,并基于RT-LAB在回路试验平台进行了验证。试验结果验证了该方法的有效性,其具有诊断速度快、精度高的特点,适用于电力牵引传动系统应用。     

高速动车组牵引传动控制系统仿真研究

以CRH380A型动车组为研究对象,阐述了牵引传动系统的工作原理,探讨了脉冲整流器的瞬态电流控制策略和三电平逆变器的空间矢量脉宽调制技术。着重分析了转子磁场定向间接矢量控制和牵引传动控制系统的工作原理。根据CRH380A型动车组实际设计参数,构建了牵引传动控制系统的MATLAB仿真模型,分析了该模型在牵引工况、再生制动工况和不同运行速度下的电机输出转矩和定子相电流波形。仿真结果表明,所建的恒速控制模块能够实现动车组在牵引恒速、惰行和再生制动恒速等不同运行状态间的平滑切换;牵引传动控制系统仿真模型能够实现动车组在牵引和再生制动工况下的稳定运行,达到了预期目标。     

三点式逆变器在磁通轨迹控制下主电路的分析

在磁通轨迹控制下对三点式逆变器主电路作了理论分析，提出了高频是用外层空间电压矢量与零矢量的切换逼近磁通圆，低频时采用内层空间电压矢量与零矢量的切换逼近磁通圆的控制方法，揭示了空间电压矢量与逆变器输出电压之间存在的关系。推导了带电动机负载时计算负载电流的算式。