航空三相桥式PWM整流器开关管故障诊断与容错控制技术研究

发布时间：2017-10-04 04:27

  本文关键词：航空三相桥式PWM整流器开关管故障诊断与容错控制技术研究

  更多相关文章： 三相桥式PWM整流器 多管开路故障 故障诊断 容错控制技术 空间电压矢量

【摘要】：随着多电及全电飞机的发展、供电系统容量等要求的提高,变频交流电源系统在大型民用航空场合应用广泛。而作为连接主电源和负载的二次电源的重要组成部分,航空三相PWM整流器具有广阔的应用前景;但是开关管的使用导致其故障发生概率提高。因此,研究航空PWM整流器开关管开路故障诊断和容错控制技术,对提高整流器的可靠性,促进其在航空场合的应用具有重要意义。本文研究的航空PWM整流器采用三相桥式拓扑结构、dq旋转坐标系下的双闭环PI调节控制策略以及空间矢量脉宽调制方法。本文分析了故障诊断方法的要求,给出故障诊断变量选取和参数设置的原则。通过分析整流器开关管开路故障后的特征,讨论了可用的诊断变量。针对网侧电流的故障畸变特征,研究并改进了基于电流相角的开关管开路故障诊断方法。针对故障后闭环系统的变化特征,研究改进了基于参考电压的开路故障诊断方法,提出了基于定点采样的开路故障诊断方法,能实现对多管故障的检测和定位。借鉴现代识别技术,研究了基于特征识别的故障诊断方法。最后仿真验证四种方法的可行性,并对其优缺点进行了对比分析。通过详细分析开关管开路故障对空间电压矢量的影响,提出了一种适用于多管故障的基于修正PWM开关模式的故障容错控制方法,可有效降低网侧电流畸变,减小直流电压纹波。通过对电压矢量变化的研究,比较分析了故障和容错后等效调制波的变化情况。最后,讨论了故障情况下电流谐波和直流电压纹波的变化情况,以及PI调节器对容错控制效果的影响。最后设计并搭建了一台5kW全数字控制的三相桥式PWM整流器原理样机。实验结果表明,在航空电网输入下,所研究和提出的故障诊断与容错控制方法有效。
【关键词】：三相桥式PWM整流器 多管开路故障 故障诊断 容错控制技术 空间电压矢量
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V242;TM461
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-15
• 第一章 绪论15-24
• 1.1 课题的研究背景及意义15-16
• 1.1.1 航空变频电网及三相整流器15
• 1.1.2 故障诊断与容错控制技术15-16
• 1.2 航空PWM整流器研究现状16-18
• 1.3 整流器故障诊断与容错控制技术研究现状18-23
• 1.3.1 故障诊断技术18-20
• 1.3.2 故障容错控制技术20-23
• 1.4 本文的主要研究内容23-24
• 第二章 三相桥式PWM整流器功率管故障诊断技术24-46
• 2.1 故障诊断方法标准24-28
• 2.1.1 故障诊断方法的要求24
• 2.1.2 故障诊断变量的选取原则24-25
• 2.1.3 故障诊断参数的设置原则25
• 2.1.4 整流器开关管开路故障诊断变量讨论25-28
• 2.2 基于电流相角的开关管开路故障诊断方法28-32
• 2.2.1 诊断原理与实现方法28-31
• 2.2.2 仿真分析31-32
• 2.3 基于闭环参考电压的开关管开路故障诊断方法32-38
• 2.3.1 诊断原理与实现方法32-36
• 2.3.2 仿真分析36-38
• 2.4 基于定点采样的开关管开路故障诊断方法38-41
• 2.4.1 诊断原理与实现方法38-39
• 2.4.2 定点采样39-40
• 2.4.3 不完全匹配40
• 2.4.4 仿真分析40-41
• 2.5 基于特征识别的开关管开路故障诊断方法41-44
• 2.5.1 特征变量的选取42-43
• 2.5.2 特征识别故障诊断方法的实现43-44
• 2.5.3 仿真分析44
• 2.6 故障诊断方法对比分析44-45
• 2.7 本章小结45-46
• 第三章 三相桥式PWM整流器功率管故障容错技术46-64
• 3.1 开关管开路故障空间矢量分析46-51
• 3.1.1 正常情况下的空间电压矢量46-47
• 3.1.2 单个开关管开路故障影响47-49
• 3.1.3 多个开关管同时开路故障影响49-51
• 3.2 基于PWM开关模式修正的容错控制方法51-56
• 3.2.1 单管开路故障容错控制51-53
• 3.2.2 多管同时开路故障容错控制53-54
• 3.2.3 仿真分析54-56
• 3.3 故障后性能分析及PI调节器的影响56-63
• 3.3.1 等效调制波的分析讨论56-60
• 3.3.2 故障后的网侧电流谐波和直流电压纹波讨论60-61
• 3.3.3 闭环PI调节器对容错控制效果的影响讨论61-63
• 3.4 本章小结63-64
• 第四章 系统设计及实验结果分析64-77
• 4.1 设计指标64-65
• 4.2 硬件设计65-69
• 4.2.1 功率管选择65
• 4.2.2 输入滤波电感设计65-67
• 4.2.3 直流侧滤波电容选择67-69
• 4.3 软件设计69-70
• 4.4 实验结果与分析70-76
• 4.4.1 故障诊断70-74
• 4.4.2 故障容错控制74-76
• 4.5 本章小结76-77
• 第五章 结束语77-79
• 5.1 本文工作总结77
• 5.2 下一步工作77-79
• 参考文献79-83
• 致谢83-84
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张兰红,胡育文,黄文新;三相变频驱动系统中逆变器的故障诊断与容错技术[J];电工技术学报;2004年12期

2 符强;林辉;贺博;;四开关三相无刷直流电机的直接电流控制[J];中国电机工程学报;2006年04期

3 杨忠林;吴正国;李辉;;基于直流侧电流检测的逆变器开路故障诊断方法[J];中国电机工程学报;2008年27期

4 程国华;;大型民用飞机电源系统的现状与发展[J];民用飞机设计与研究;2008年04期

5 安群涛;孙力;赵克;刘超;于丽娜;;基于开关函数模型的逆变器开路故障诊断方法[J];中国电机工程学报;2010年06期

6 王磊;杜永红;赵雷廷;吴佐民;刘志刚;;基于标幺化均值的大功率PWM整流器故障诊断[J];北京交通大学学报;2010年05期

7 王磊;赵雷霆;张钢;吴佐民;刘志刚;;电压型PWM整流器的开关器件断路故障特征[J];电工技术学报;2010年07期

8 万伟悦;严仰光;;现代飞机电源系统及其发展[J];黑龙江科技信息;2011年03期

9 姜保军;安群涛;;基于运行模式分析的逆变器功率管开路故障诊断方法[J];中国电机工程学报;2012年24期

10 陈丹江;叶银忠;;基于多神经网络的三电平逆变器器件开路故障诊断方法[J];电工技术学报;2013年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 李臣松;航空应用三相PWM整流器研究[D];南京航空航天大学;2012年

2 孙金燕;NPC三电平逆变器及其容错技术的研究[D];中国石油大学;2011年

3 倪靖猛;航空变频电网功率因数校正技术研究[D];南京航空航天大学;2010年

4 林琳;说话人识别算法研究及DSP实现[D];吉林大学;2004年

，

本文编号：968631