面向器件状态辨识的时域反射信号方法研究

1

作者 成庶 游歆雨 +2 位作者 刘畅 袁炜钰 吕壮壮 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第6期2758-2768,共11页

为解决在进行电力电子器件故障状态辨识时因受原系统工作信号影响导致实时性、准确性和成本不理想的问题,提出一种基于扩展频谱时域反射法进行电力电子器件故障状态辨识的方法。由于电力电子器件在发生故障时其阻抗会发生变化,信号在遇... 为解决在进行电力电子器件故障状态辨识时因受原系统工作信号影响导致实时性、准确性和成本不理想的问题,提出一种基于扩展频谱时域反射法进行电力电子器件故障状态辨识的方法。由于电力电子器件在发生故障时其阻抗会发生变化,信号在遇到阻抗不匹配点时会发生反射,通过提取反射信号的特征可以对故障点的类型和位置进行分析。首先,根据反射信号传输特性构建基于扩展频谱时域反射法进行状态辨识的平台模型,并以IGBT为例,通过其阻抗特性和内部结构论证了利用该方法进行IGBT故障状态辨识的可行性。然后用Simulink搭建平台仿真模型,完成对器件的阻抗辨识,进而搭建硬件平台,包括高频信号的调制、发射电路和反射信号捕获电路,实现对反射特征的采集和预处理,对测试信号和反射信号进行相关运算,从相关波形中提取阻抗特征信息。平台实现了对电阻的阻抗值辨识,并对正常IGBT和短路IGBT进行测试,辨识出2种工况的IGBT在有触发信号和无触发信号状态时分别呈现出的阻抗特性。实验结果表明:相较于传统的基于侵入式信号的电力电子器件故障检测方法,该方法所采用的测试信号由于其高频的特性不会对原系统工作信号造成干扰,并且具有很强的抗干扰能力。研究结果可以为IGBT的健康状态评估和检修策略提供参考。 展开更多

关键词 绝缘栅双极性晶体管 扩展频谱时域反射法 相关运算分析 特征阻抗辨识 器件故障状态辨识

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基于电压和电流特征的双馈风电变流器功率器件开路故障综合诊断 被引量：12

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作者 李辉 杨甜 +2 位作者 谭宏涛 周芷汀 郑杰 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第16期3433-3445,共13页

变流器功率器件开路故障监测与识别对提高双馈风电系统智能运维至关重要。针对现有基于变流器电压或电流单一特征以及固定阈值的方法难以同时实现功率器件故障诊断监测与识别问题,该文提出一种基于变流器直流母线电压的故障监测与基于... 变流器功率器件开路故障监测与识别对提高双馈风电系统智能运维至关重要。针对现有基于变流器电压或电流单一特征以及固定阈值的方法难以同时实现功率器件故障诊断监测与识别问题,该文提出一种基于变流器直流母线电压的故障监测与基于转子电流故障识别的综合诊断方法。首先,理论分析变流器功率器件开路故障对直流母线电压的影响,基于累积和(CUSUM)算法,提出基于直流母线电压特征的故障监测方法;其次,针对转子输出电流非平稳特性和阈值固定问题,提出基于归一化输出电流平均值和绝对平均值为故障特征量及自适应阈值的故障识别方法;最后,仿真模拟不同功率器件先后开路,验证所提方法的有效性,以风速随机及电网电压跌落为场景验证所提方法的鲁棒性。同时,以功率器件典型开路故障实验数据验证仿真分析的准确性。仿真与实验结果表明,所提方法能准确实现变流器功率器件开路故障诊断。 展开更多

关键词 双馈风电变流器 功率器件开路故障 累积和算法 自适应阈值 故障综合诊断

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单相脉冲整流器故障在线智能诊断实验设计 被引量：4

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作者 王青元 张坤 苟斌 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2024年第5期36-41,共6页

针对高速列车电力牵引系统中单相脉冲整流器的功率器件开路故障和传感器故障,设计了基于数据驱动的故障在线智能诊断实验。首先,对单相脉冲整流器系统进行数学建模,分析功率器件开路故障的故障拓扑和传感器故障的故障机理;然后,基于极... 针对高速列车电力牵引系统中单相脉冲整流器的功率器件开路故障和传感器故障,设计了基于数据驱动的故障在线智能诊断实验。首先,对单相脉冲整流器系统进行数学建模,分析功率器件开路故障的故障拓扑和传感器故障的故障机理;然后,基于极限学习机算法和非线性自回归结构设计智能诊断模型,并将故障在线智能诊断实验分为离线训练和在线验证2个阶段;最后,基于RT Box半实物仿真器搭建快速原型控制实验平台,对故障模型和诊断模型进行实验验证。实验结果表明,构建的单相脉冲整流器故障在线智能诊断模型可以在1/4个基波周期内检测到故障的发生,并在3/4个基波周期内识别出具体故障类型。 展开更多

关键词 单相脉冲整流器 故障诊断 功率器件开路故障 传感器故障 半实物仿真器

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数据与知识融合的电能表故障关联模型研究 被引量：1

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作者 丁黎 夏水斌 +3 位作者 魏伟 王子钰 梁益洁 彭晗 《电测与仪表》 北大核心 2024年第4期206-211,共6页

当前各地积累了大量因故障拆回的电能表,但拆回表的价值尚未充分发掘。文中利用拆回表信息构建从“电能表故障现象”到“元器件故障”的关联模型给出了建立该模型的完整流程。首先对拆回表进行开盖检视,记录初步结果并进行数据筛分、清... 当前各地积累了大量因故障拆回的电能表,但拆回表的价值尚未充分发掘。文中利用拆回表信息构建从“电能表故障现象”到“元器件故障”的关联模型给出了建立该模型的完整流程。首先对拆回表进行开盖检视,记录初步结果并进行数据筛分、清洗,获得故障现象与元器件故障之间的直接与间接关系;其次对于直接关系采用统计方法建模,对于间接关系则以层次分析法为桥梁进行建模,最终获得完整关联模型。文中还给出了该模型的应用实例与数据更新方法。通过实验证明了该方法有效性,所提方法可用于指导电能表的维护检修及生产流程改进。 展开更多

关键词 电能表故障 元器件故障 数据筛分清洗 层次分析法

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三相永磁同步电机容错系统设计与控制策略综述

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作者 金石 孙鹏 +1 位作者 王博 刘光伟 《电气工程学报》 北大核心 2025年第4期61-85,共25页

在电动飞机、新能源汽车等对安全性要求极高的领域,保证电机驱动系统的可靠性至关重要,围绕三相永磁同步电机容错系统的设计与控制策略展开综述。根据三相永磁同步电机容错技术的研究成果,将电机系统故障分为电路故障和非电路故障。重... 在电动飞机、新能源汽车等对安全性要求极高的领域,保证电机驱动系统的可靠性至关重要,围绕三相永磁同步电机容错系统的设计与控制策略展开综述。根据三相永磁同步电机容错技术的研究成果,将电机系统故障分为电路故障和非电路故障。重点针对电路故障下的容错策略进行分析,归纳总结针对绕组故障和功率器件故障的电机和变换电路容错拓扑结构以及基于不同坐标系的容错控制策略。在电机容错拓扑方面,梳理针对绕组故障的多种冗余方案,如采用完全余度电机拓扑、不同形式的双绕组电机拓扑以及多绕组电机拓扑。在变换电路容错拓扑方面,详细阐述基于含中性点的三相桥式容错拓扑、基于开绕组的容错拓扑、集成模块化容错拓扑、模块化多电平转换器等技术。这些采取不同拓扑结构和冗余方式的容错设计,为系统在故障情况下的可靠运行提供了重要基础保障。在控制策略层面,依据不同坐标系进行分类,包括基于三相静止坐标系、αβz1z2z3坐标系、dq坐标系和矢量空间解耦坐标系的容错策略。这些容错控制策略分别从转矩守恒和铜耗优化角度出发,致力于在故障发生时保证电机的持续稳定运行。最后,根据所论述的各种容错拓扑设计和容错控制策略进行总结和展望,为提高电机系统的可靠性和容错能力提供全面的技术参考。 展开更多

关键词 三相永磁同步电机 绕组故障 功率器件故障 容错拓扑设计 容错控制策略

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电工技术实验装置常见故障维修分析 被引量：3

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作者 徐畅 《南方农机》 2018年第21期120-120,共1页

为防止电工技术实验过程中出现问题,实验人员应对电工技术实验装置常见的故障进行合理维修,以免故障问题对电工技术实验进程和实验结果造成影响,从而有效提升电工技术实验水平。本文对电工技术实验装置的普通故障,直流稳压电源故障以及... 为防止电工技术实验过程中出现问题,实验人员应对电工技术实验装置常见的故障进行合理维修,以免故障问题对电工技术实验进程和实验结果造成影响,从而有效提升电工技术实验水平。本文对电工技术实验装置的普通故障,直流稳压电源故障以及可变电阻故障等进行了分析,并提出了相应的维修方法,供相关人员参考。 展开更多

关键词 电工技术实验装置 元器件故障 直流稳压电源 可变电阻

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皮纳卫星姿控系统分层式故障检测 被引量：1

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作者 费云 蒙涛 金仲和 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期824-832,共9页

为了实现皮纳卫星的多故障在线检测,提出针对姿控系统的分层故障检测方案.该方案将系统划分为系统层和器件层,系统层基于卫星动力学与运动学模型设计非线性观测器,实现姿控分系统故障的全局监测;器件层利用动力学模型设计数字动力学陀螺... 为了实现皮纳卫星的多故障在线检测,提出针对姿控系统的分层故障检测方案.该方案将系统划分为系统层和器件层,系统层基于卫星动力学与运动学模型设计非线性观测器,实现姿控分系统故障的全局监测;器件层利用动力学模型设计数字动力学陀螺,结合卡尔曼算法新息以及小波分析,实现故障的定位.通过分层检测,可以支持多器件故障的实时检测,能够检测常见的在轨姿态控制系统故障.仿真结果表明,该方案能够实现多器件同时故障的检测,适应突变、偏差、恒增益、输出卡死等故障类型,检测准确率达到92%,误检率低于2%;由于采用假设检验取代阈值判断,相对于常规小波阈值检测方法,故障检测结果的可靠性更高,适应更多的故障类型,避免了阈值的选取问题,且节省计算资源,无需大量的历史信息,能够满足在线实时检测要求. 展开更多

关键词 皮纳卫星 在线检测 分层检测 多器件故障 小波变换

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中点钳位型三电平变换器两种故障状态的检测和保护 被引量：2

8

作者 原熙博 李永东 Wang Fred 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第6期70-76,共7页

针对中点钳位型三电平变换器的故障和保护进行研究,主要讨论系统的单相接地故障和电力电子器件短路故障。单相接地故障会引起变换器直流母线中点接地阻抗上的电压明显变化,提出一种通过检测接地阻抗电压从而检测系统接地故障的方法。变... 针对中点钳位型三电平变换器的故障和保护进行研究,主要讨论系统的单相接地故障和电力电子器件短路故障。单相接地故障会引起变换器直流母线中点接地阻抗上的电压明显变化,提出一种通过检测接地阻抗电压从而检测系统接地故障的方法。变换器桥臂内侧电力电子器件的短路可以导致直流母线电容电压的不平衡,会出现电容电压的翻倍现象,须采取措施保护直流母线电容和电力电子器件。在分析电压翻倍现象产生原因的基础上,提出了抑制电容电压翻倍的方法。对以上两种故障状态的检测和保护进行了仿真和试验验证,仿真和试验结果验证了所提出方法的有效性。 展开更多

关键词 三电平钳位型变换器 故障状态 器件短路故障 接地故障检测

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容错型三相并网变换器线性调制函数分析 被引量：2

9

作者 曾志勇 郑玮仪 赵荣祥 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第15期4203-4213,共11页

分析故障后不同电压矢量调制算法,并指出各种矢量调制算法之间的本质区别。利用几何相似原理,计算各个扇区零矢量作用时间。推导中性点电压数学表达式,电容中性点电压波动是呈电网频率波动;中性点电压偏置是由畸变电流或电容初始电压不... 分析故障后不同电压矢量调制算法,并指出各种矢量调制算法之间的本质区别。利用几何相似原理,计算各个扇区零矢量作用时间。推导中性点电压数学表达式,电容中性点电压波动是呈电网频率波动;中性点电压偏置是由畸变电流或电容初始电压不均衡造成的。进一步分析中性点电压不平衡对系统线性调制的影响。分析发现,传统调制度M无法评估故障后变换器的调制性能,变换器并网电流存在低次谐波及三相不平衡电流。为此,定义新的线性调制函数,该函数可准确描述线性调制与电压偏置和负载电流之间的数学关系。利用该函数可进一步计算线性调制所需直流电压。实验结果证实,所提线性调制函数能确保容错运行的变换器完全运行于线性调制区域,大大降低并网电流中的低次谐波电流及不平衡电流,避免发生二次故障。 展开更多

关键词 三相脉宽调制变换器 线性调制 器件故障 容错运行 电压空间矢量调制 低次谐波电流

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容错型三相并网变换器的建模分析与矢量调制 被引量：9

10

作者 郑玮仪 曾志勇 赵荣祥 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第8期2202-2212,共11页

对故障后并网型三相脉宽调制(pulse width modulation,PWM)变换器系统建模、矢量调制技术和系统控制策略3个方面进行详细的研究。分析容错后变换器工作原理,建立容错后电力变换器三相静止模型。该模型揭示了故障后电容中性点电压波动的... 对故障后并网型三相脉宽调制(pulse width modulation,PWM)变换器系统建模、矢量调制技术和系统控制策略3个方面进行详细的研究。分析容错后变换器工作原理,建立容错后电力变换器三相静止模型。该模型揭示了故障后电容中性点电压波动的固有原因。利用伏秒平衡原理,推导基于三相静止系下矢量调制方法,该方法无需复杂的三角函数运算,且具有统一的表达公式。利用电流纹波有效值对容错后矢量调制算法进行评估,以便选择电流性能良好的调制算法。为防止中性点电压偏移对系统造成的影响,提出一种基于修正故障相调制波的中性点电压偏移控制方法,保证故障后并网变换器稳定安全运行。实验结果证明,所提方法提高电流品质,实现了故障后并网变换器稳定安全运行。 展开更多

关键词 三相PWM并网变换器 器件故障 容错运行 空间矢量调制 电流纹波

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双向交直流容错变换器有限状态预测功率控制 被引量：1

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作者 金楠 郭磊磊 韩东许 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期3127-3135,共9页

为提高变换器发生故障后的容错运行能力,提出一种双向交直流容错变换器模型预测直接功率控制策略。该策略无需使用锁相环和PWM调制模块,易于实现。对容错控制系统性能进行实验研究,结果表明在功率器件发生故障的情况下,双向交直流容错... 为提高变换器发生故障后的容错运行能力,提出一种双向交直流容错变换器模型预测直接功率控制策略。该策略无需使用锁相环和PWM调制模块,易于实现。对容错控制系统性能进行实验研究,结果表明在功率器件发生故障的情况下,双向交直流容错变换器仍能连续运行,并具有较好的动、静态性能,验证所提出控制策略的有效性。 展开更多

关键词 双向交直流容错变换器 有限状态模型预测控制 价值函数 器件开路故障 功率预测模型

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