电力电子变换器的故障诊断和参数辨识

发布时间：2020-05-17 10:00

【摘要】：现在,电力电子变换器已经广泛应用于各个领域,它的可靠性和安全性问题引起了专家和学者们的关注。作为电能变换的基础,电力电子器件长期工作于高功率状态,因此发生故障的概率很大。电力电子器件故障严重情况下会造成难以估计的影响,导致灾难性的结果。因此,及时检测电力电子变换器元器件故障,保障其可靠性和安全性具有深远的意义。本文的主要研究内容包括三个方面。首先,对单相无源逆变器,分析其逆变环节的开关特性,分析电压电流关系,构建系统切换模型。探索元器件故障对逆变器的影响,构造系统的故障模型。以故障模型为基础,设计参数未知的Luenberger型观测器。对得到的误差系统进行鲁棒性分析,通过理论推导得到一个线性矩阵不等式,对其求解得到观测器增益矩阵。当检测出故障发生后,激活故障识别器,识别出故障的元器件,并对元器件的参数进行估计。其次,采用状态空间建模法,根据基尔霍夫电压电流定律建立直流升压变换器升压环节的切换系统模型,分析系统的故障模型和稳定性问题。提出基于观测器的方法实现故障检测。一旦故障检测出来,启动Luenberger型故障识别观测器,利用参数辨识的技术,估计所建立切换系统模型的参数,对比理想参数,确认故障的具体位置。最后,分析电能变换过程中电力电子器件的切换特性,以电路的拓扑结构为基础,构造能够全面表征电力电子变换器中切换特性的通用建模方法。当系统切换特性和故障相融合时,变换器输出受到两者共同影响,因此,针对不同故障类型和切换特性,建立以模型为基础的故障检测方法,设计鲁棒性好的滑模观测器,实现故障检测。采用自适应的方法进行故障识别,设计带有滑模面的故障识别观测器和合适的自适应律,准确识别出产生故障的元器件并对故障后元器件参数进行辨识。最后以太阳能光伏直流升压变换器作为具体的研究对象,进行理论推导,通过仿真验证所提方法的可行性。
【图文】：

故障诊断方法

参数辨识研究现状在科学技术的发展过程中，各门学科的研究趋于定量化发展，促进了系统辨识的蓬勃，参数辨识作为系统辨识的一个重要组成部分，也愈来愈受到人们的重视。本文只对段参数辨识方法中典型的两种进行介绍。1)最小二乘辨识参数最小二乘辨识是参数辨识中最基本最常用的方法，它的主要是：提供一个估算方法，通过最小化误差的平方得到一个与实验值相匹配的数学模型最小二乘法计算原理简单、不需要任何的数理统计知识、在算法的实施上简单易行，它在系统辨识领域得到了广泛的应用，成为动态系统参数辨识的主要手段。当系统为噪声时，通过最小二乘法获得的估计结果具有无偏一致性。除此之外，最小二乘法还推导演绎成很多具有不同特性的参数辨识方法：广义最小二乘法对系统的有色噪声有的抑制作用[46]；限定记忆最小二乘法能够跟踪时变参数的变动进行实时估计[47]；递推二乘法随着监测数据的提供，能够逐次对模型参数进行估计[48]；带有遗忘因子的递推二乘法具有高精度和较好的收敛速度[49]。2)模型参考自适应辨识参数模型参考自适应辨识是一种基于数学模型的辨识方

无源逆变器,切换系统,切换状态

图 3-1 单相无源逆变器统可以被描述为：( ) ( )( ) ( ) ( ),( ) ( )t tx t A x t B u ty t Cx tσ σ= += 切换系统的状态，y (t )是可测量的输出，u (t )是外部输入；σ换信号变化的系统矩阵，C 是具有适当维数的单位阵。 (t )的取值如表 3-1 所示。如果开关iSW 处于断开状态，那么状态，那么 1iS = ，其中 i ∈ [1,2,3,4]。表 3-1 开关iSW 可能的切换状态1 1 0 0 1 图 3-1 的单相无源逆变器，，根据表 3-1 分析电路的切换特
【学位授予单位】：东北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN624

【相似文献】