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题名面向器件状态辨识的时域反射信号方法研究
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作者
成庶
游歆雨
刘畅
袁炜钰
吕壮壮
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机构
中南大学交通运输工程学院
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出处
《铁道科学与工程学报》
北大核心
2025年第6期2758-2768,共11页
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基金
国家自然科学基金资助项目(52072414)。
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文摘
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。
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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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Keywords
insulated gate bipolar transistors
spread spectrum time domain reflectometry
correlation analysis
characteristic impedance identification
device fault state identification
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分类号
TM93
[电气工程—电力电子与电力传动]
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