动车组牵引变流器故障分析及其诊断方法研究
发布时间：2023-01-26 08:13
目前我国电气化铁路发展迅速,交-直-交型动车组和电力机车都被广泛应用,列车的动力牵引传动系统在列车运行中起着非常重要的作用。牵引变流器的IGBT是牵引传动系统中最薄弱的器件,由于牵引变流器运行环境复杂,影响因素较多,常常出现IGBT的开路或者短路故障,故障占比达牵引变流器所有故障的60%[1],严重影响列车的安全行驶。据2009-2013年武广线CRH3（中国高速铁路3型）动车组数据统计,牵引变流器中单相PWM整流器中的IGBT故障占比最大。针对这一现实问题,以CRH3牵引变流器为研究对象,建立CRH3型动车组的数学模型,分析正常情况下单相PWM整流器开关管的开关状态以及运行方式,及单管双管故障情况下整流器网侧电流的流通路径以及整流器拓扑结构的变化。从模型解析和信号分析两个角度出发,分别采用了基于状态估计器的故障诊断和基于谱峭度与平均电流法的故障诊断的方法,给出故障判据和诊断流程,仿真验证了这两种方法的有效性。主要研究内容如下:（1）结合运营中动车组的实际参数,建立了CRH3型...
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 课题研究现状
1.2.1 基于模型解析的故障诊断
1.2.2 基于信号分析的故障诊断
1.3 本文主要研究内容
2 单相PWM整流器建模与故障分析
2.1 单相PWM整流器系统简介
2.2 单相PWM整流器数学建模
2.3 IGBT开路故障分析
2.3.1 IGBT单管开路故障分析
2.3.2 IGBT双管开路故障分析
2.4 小结
3 基于模型解析的故障诊断
3.1 基于模型解析故障诊断的基本原理
3.2 故障残差分析
3.3 故障诊断流程
3.3.1 诊断思路
3.3.2 诊断流程
3.4 仿真分析
3.5 本章小结
4 基于信号分析的IGBT开路故障诊断
4.1 改进谱峭度及平均电流法
4.1.1 改进谱峭度
4.1.2 平均电流法
4.2 故障诊断判据及流程
4.3 仿真验证
4.4 故障诊断性能分析
4.4.1 噪声影响分析
4.4.2 窗函数影响分析
4.4.3 网压突变影响分析
4.4.4 诊断时间分析
4.5 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]单相PWM整流器IGBT及直流侧电容故障诊断方法[J]. 刘建强,刘传铎,王轶欧,刘小虎,齐洪峰. 电工技术学报. 2019(S1)
[2]考虑故障阀臂封锁条件下的VSC-HVDC换流器故障诊断算法[J]. 孙晓云,高鑫,同向前. 电力自动化设备. 2018(10)
[3]基于改进固有时间尺度分解和谱峭度的轴承故障诊断方法[J]. 张颖,张超,王天正,俞华,白鹭,郝捷. 太阳能学报. 2017(03)
[4]基于双线性观测器的双馈风电机组变流器功率管开路故障诊断[J]. 赵洪山,程亮亮. 电力自动化设备. 2017(03)
[5]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[J]. 苟斌,蒲俊楷,葛兴来,冯晓云. 铁道学报. 2017(02)
[6]整流器主电路开路故障诊断及容错控制研究[J]. 成庶,李蔚,陈特放,丁荣军,张桂新. 电工技术学报. 2016(13)
[7]基于输入电流的牵引变流器开关管开路故障诊断方法[J]. 陈怡恬,陈特放,成庶,陈高华,王晗. 电气工程学报. 2016(05)
[8]基于小波包与SVM的风电变流器故障诊断[J]. 沈艳霞,周文晶,纪志成,吴定会. 太阳能学报. 2015(04)
[9]一种PWM整流器IGBT开路故障诊断方法[J]. 高鑫哲,杜明星,魏克新. 电气传动. 2014(07)
[10]混杂系统理论及其在三相逆变电路开路故障诊断中的应用[J]. 李宁,李颖晖,朱喜华,雷洪利,俞佳. 电工技术学报. 2014(06)
博士论文
[1]电力牵引变流器故障诊断与容错控制技术研究[D]. 苟斌.西南交通大学 2016
[2]三相电机驱动系统中逆变器障诊断与容错控制策略研究[D]. 安群涛.哈尔滨工业大学 2011
硕士论文
[1]基于混杂模型的牵引逆变器开路故障诊断研究[D]. 胡冉冉.西南交通大学 2018
[2]高速铁路多车并联系统低频稳定性研究[D]. 廖一橙.西南交通大学 2018
[3]基于信号处理的牵引逆变器IGBT的故障诊断方法研究[D]. 林双双.西南交通大学 2018
[4]基于混合逻辑动态模型的单相PWM整流器IGBT开路故障诊断[D]. 蒲俊楷.西南交通大学 2017
本文编号：3732344
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 课题研究现状
1.2.1 基于模型解析的故障诊断
1.2.2 基于信号分析的故障诊断
1.3 本文主要研究内容
2 单相PWM整流器建模与故障分析
2.1 单相PWM整流器系统简介
2.2 单相PWM整流器数学建模
2.3 IGBT开路故障分析
2.3.1 IGBT单管开路故障分析
2.3.2 IGBT双管开路故障分析
2.4 小结
3 基于模型解析的故障诊断
3.1 基于模型解析故障诊断的基本原理
3.2 故障残差分析
3.3 故障诊断流程
3.3.1 诊断思路
3.3.2 诊断流程
3.4 仿真分析
3.5 本章小结
4 基于信号分析的IGBT开路故障诊断
4.1 改进谱峭度及平均电流法
4.1.1 改进谱峭度
4.1.2 平均电流法
4.2 故障诊断判据及流程
4.3 仿真验证
4.4 故障诊断性能分析
4.4.1 噪声影响分析
4.4.2 窗函数影响分析
4.4.3 网压突变影响分析
4.4.4 诊断时间分析
4.5 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]单相PWM整流器IGBT及直流侧电容故障诊断方法[J]. 刘建强,刘传铎,王轶欧,刘小虎,齐洪峰. 电工技术学报. 2019(S1)
[2]考虑故障阀臂封锁条件下的VSC-HVDC换流器故障诊断算法[J]. 孙晓云,高鑫,同向前. 电力自动化设备. 2018(10)
[3]基于改进固有时间尺度分解和谱峭度的轴承故障诊断方法[J]. 张颖,张超,王天正,俞华,白鹭,郝捷. 太阳能学报. 2017(03)
[4]基于双线性观测器的双馈风电机组变流器功率管开路故障诊断[J]. 赵洪山,程亮亮. 电力自动化设备. 2017(03)
[5]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[J]. 苟斌,蒲俊楷,葛兴来,冯晓云. 铁道学报. 2017(02)
[6]整流器主电路开路故障诊断及容错控制研究[J]. 成庶,李蔚,陈特放,丁荣军,张桂新. 电工技术学报. 2016(13)
[7]基于输入电流的牵引变流器开关管开路故障诊断方法[J]. 陈怡恬,陈特放,成庶,陈高华,王晗. 电气工程学报. 2016(05)
[8]基于小波包与SVM的风电变流器故障诊断[J]. 沈艳霞,周文晶,纪志成,吴定会. 太阳能学报. 2015(04)
[9]一种PWM整流器IGBT开路故障诊断方法[J]. 高鑫哲,杜明星,魏克新. 电气传动. 2014(07)
[10]混杂系统理论及其在三相逆变电路开路故障诊断中的应用[J]. 李宁,李颖晖,朱喜华,雷洪利,俞佳. 电工技术学报. 2014(06)
博士论文
[1]电力牵引变流器故障诊断与容错控制技术研究[D]. 苟斌.西南交通大学 2016
[2]三相电机驱动系统中逆变器障诊断与容错控制策略研究[D]. 安群涛.哈尔滨工业大学 2011
硕士论文
[1]基于混杂模型的牵引逆变器开路故障诊断研究[D]. 胡冉冉.西南交通大学 2018
[2]高速铁路多车并联系统低频稳定性研究[D]. 廖一橙.西南交通大学 2018
[3]基于信号处理的牵引逆变器IGBT的故障诊断方法研究[D]. 林双双.西南交通大学 2018
[4]基于混合逻辑动态模型的单相PWM整流器IGBT开路故障诊断[D]. 蒲俊楷.西南交通大学 2017
本文编号：3732344
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