三电平逆变器的故障诊断策略研究
本文关键词：三电平逆变器的故障诊断策略研究
更多相关文章： 三电平逆变器 相空间重构 小波包分析 支持向量机 故障诊断
【摘要】：近年来,多电平逆变器在并网发电、大功率变频调速电机驱动,静止无功补偿装置等高压大功率领域发挥着越来越重要的作用,其中,中点箝位型(Neutral Point Clamped,NPC)三电平逆变器应用最为广泛,它具有开关损耗小,效率高,输出电压波形质量高等显著优点。但是,由于功率器件损坏的几率很大,其数量的增加,大大降低了系统的可靠性。论文针对NPC三电平逆变器功率管开路问题,研究其故障诊断方法以提高系统的安全性和可靠性,具有较好的理论研究和工程应用价值。论文首先对功率变换器故障诊断国内外研究现状进行了详细调研与综述,通过分析NPC三电平逆变器的工作原理和工作模式,对主电路IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)功率管开路故障进行分类,主要分为典型故障(同一桥臂上的单只或两只功率管发生开路故障)和非典型故障(不同桥臂上的两只功率管发生开路故障)两种情况,通过理论分析与仿真总结了三电平逆变器开关管开路故障特征。针对三电平逆变器的典型故障问题,以相电流作为特征信号,利用相空间重构技术对相电流进行处理,对相电流相同的故障状态,利用小波包分解与重构对桥臂电压进行辅助分析,得到各典型故障状态下的故障特征信息,为进一步的故障诊断提供数据。针对三电平逆变器的非典型故障问题,先对三相电流进行Park变换,然后基于相空间重构技术获得各故障状态下特征向量,作为学习样本,输入到多分类支持向量机,对各故障进行分类,实现三电平逆变器的故障诊断。最后,为了能够更直观地识别逆变器的故障类型,将典型故障与非典型故障的诊断方法进行了整合,并借助于MATLAB中的图形用户界面(Graphical User Interface,GUI)开发工具GUIDE(Graphical User Interface Development Environment)完成了三电平逆变器功率管开路故障诊断系统的GUI设计,提高了故障诊断系统的可观性。
【关键词】：三电平逆变器 相空间重构 小波包分析 支持向量机 故障诊断
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM464
【目录】：
- 摘要3-4
- Abstract4-7
- 第一章 绪论7-15
- 1.1 研究背景及意义7
- 1.2 电力电子功率变换器故障诊断现状7-13
- 1.2.1 电力电子功率变换器故障特点及诊断思路7-8
- 1.2.2 电力电子功率变换器故障诊断方法研究现状8-13
- 1.3 本文的主要研究内容13-15
- 第二章 三电平逆变器的故障分析与仿真研究15-26
- 2.1 引言15
- 2.2 二极管中点箝位型三电平逆变器的工作原理15-16
- 2.2.1 电路的拓扑结构15-16
- 2.2.2 电路的工作原理16
- 2.3 三电平逆变器主电路故障分析16-18
- 2.3.1 电路工作模式分析16-18
- 2.3.2 故障分类18
- 2.4 三电平逆变器的故障仿真研究18-25
- 2.5 本章小结25-26
- 第三章 三电平逆变器典型故障识别26-37
- 3.1 引言26
- 3.2 故障识别方法的理论分析26-29
- 3.2.1 混沌时间序列的相空间重构26-27
- 3.2.2 小波和小波包分析理论27-29
- 3.3 基于相空间重构与小波包分析的三电平逆变器典型故障识别29-32
- 3.3.1 基于相空间重构的电流信号分析29-31
- 3.3.2 基于小波包运算的电压信号分析31-32
- 3.4 三电平逆变器典型故障识别与仿真验证32-36
- 3.4.1 电流信号的相空间重构33-34
- 3.4.2 电压信号的小波包分析34-36
- 3.5 本章小结36-37
- 第四章 三电平逆变器非典型故障诊断37-49
- 4.1 引言37
- 4.2 支持向量机原理37-42
- 4.2.1 线性支持向量机37-39
- 4.2.2 非线性支持向量机39-40
- 4.2.3 SVM的多故障分类算法40-41
- 4.2.4 基于支持向量机的故障诊断流程41-42
- 4.3 基于SVM的三电平逆变器故障诊断方法42-43
- 4.3.1 故障特征向量的提取42
- 4.3.2 SVM分类模型的建立42-43
- 4.4 基于SVM的三电平逆变器故障诊断与仿真分析43-48
- 4.5 本章小结48-49
- 第五章 三电平逆变器故障诊断系统的GUI设计49-56
- 5.1 引言49
- 5.2 GUI设计工具GUIDE介绍49-50
- 5.3 三电平逆变器故障诊断系统的GUI设计50-55
- 5.3.1 三电平逆变器故障诊断系统的组成50-52
- 5.3.2 GUI程序设计52-55
- 5.4 本章小结55-56
- 第六章 结论与展望56-58
- 6.1 总结56
- 6.2 展望56-58
- 致谢58-59
- 参考文献59-63
- 附录: 作者在攻读硕士学位期间发表的论文63
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