三电平有源电力滤波器IGBT开路故障诊断研究
发布时间：2021-01-25 05:14
随着非线性设备的大量应用,谐波和无功的大量注入严重威胁电网的安全运行和电力设备的正常使用,有源电力滤波器（Active Power Filter,APF）以其卓越的谐波补偿效果得到了广泛的应用,特别是三电平主电路结构的APF,与传统的两电平电路相比,三电平主电路中开关器件个数增加,使得输出电压波形更接近指令信号,也致使电路的可靠性相应降低。因此,本文对中点钳位式（Neutral Point Clamped,NPC）三电平APF中IGBT进行开路故障诊断研究。在对APF中IGBT开路故障类型和运行机理进行分析的基础上,设计并搭建了中点钳位式三电平APF的模型,为本文故障诊断提供了实验平台。首先,针对APF中IGBT开路故障诊断的测试信号选择问题,对电路中测试信号进行分析,提出了以钳位二极管桥臂电压作为信号的测试方式。实验过程中,首先选取逆变输出侧电流、直流侧电压、电源侧电流为测试方式,发现上述3种测试方式在谐波源变化时不能对故障类型进行良好的区分;而基于所提测试方式不同故障类型间区分性好,并且不需要增加其它的辅助测试信号。其次,针对单特征提取故障信息的片面性,基于能量特性、不确定性及复杂...
【文章来源】： 丁铭真 河北工业大学
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Three-Level Bridge 模块搭建图
IGBT故障设置
三电平有源电力滤波器IGBT开路故障诊断研究-52-小波阈值的选择是小波阈值去噪效果的关键，文献[76]考虑到直接去除某尺度分量会丢失测试信号的一些有效成分，因此使用软限幅函数对各尺度分量阈值处理后重构，本节采用改进的阈值函数进行小波去噪[78]，如公式(4-21)所示。,(),,,,,,sgn()()jkWjkjkjkjkfjkjkWWeWWWeW(4-21)其中：j,kW为各频段小波系数，12log(N)为小波阈值，为噪声的方差，N1为小波系数长度，f为信号频率。其中阈值函数在处满足公式(4-22)，保证阈值在处连续：00j,kj,kj,k|W|fj,kWlimWeW(4-22)实验采用泰克公司信号发生器AFG3152C模拟各含噪测试信号，该发生器可以结合函数编写功能和arbexpress软件得到任意波形信号源。继而，经USB7648采集卡将数据进行采集，设置采样频率为25kHz，输入到上位机中，通过LabVIEW和MATLAB混编完成对测试数据的去噪过程。相应实验装置如图4.8所示。图4.8去噪实验设备连线图4.3.1基于复合去噪方法的含噪信号处理鉴于本文测试信号在各故障状态下波形复杂，为了验证本节所采用去噪方法的有效性，结合上述实验设备，本节对50Hz正弦信号分别叠加高斯白噪声、高频连续噪声和脉冲噪声，测试各含噪信号去噪效果。最后将3种噪声混合加到正弦信号中测试
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于小波包分析和概率神经网络的电磁法三电平变换器故障诊断方法[J]. 于生宝,何建龙,王睿家,李刚,苏发. 电工技术学报. 2016(17)
[2]基于EMD瞬时功率谱熵的神经网络滚动轴承故障诊断[J]. 宋金波,王德平,刘霞. 化工自动化及仪表. 2016(08)
[3]基于EEMD模糊熵的PCA-GG滚动轴承聚类故障诊断[J]. 许凡,方彦军,张荣. 计算机集成制造系统. 2016(11)
[4]有源滤波器故障诊断与容错控制改进策略的研究[J]. 汪玉凤,孟庆达,刘涛,李国华. 电力系统保护与控制. 2016(13)
[5]一种基于新型小波阈值去噪预处理的EEMD谐波检测方法[J]. 孙曙光,庞毅,王景芹,张超,杜太行,于晗. 电力系统保护与控制. 2016(02)
[6]三相四线制有源电力滤波器开路故障诊断[J]. 张晓,孙传达,刘娟,张辉. 电网技术. 2016(02)
[7]基于改进核主元分析法的三电平逆变器故障检测[J]. 林茂,李颖晖,朱喜华,吴辰. 电网技术. 2016(03)
[8]基于极电压误差标准化的五相逆变器开路故障诊断方法[J]. 高宏伟,苏健勇,杨贵杰. 中国电机工程学报. 2016(03)
[9]三电平逆变器IGBT的开路故障诊断研究[J]. 廖俊勃,帕孜来·马合木提,支婵,郭浩. 电测与仪表. 2015(20)
[10]基于小波包能量谱和ELM的光伏逆变器多故障在线诊断[J]. 姜媛媛,王友仁,吴,孙权,罗慧. 仪器仪表学报. 2015(09)
硕士论文
[1]改进网格搜索的支持向量机参数优化研究及应用[D]. 顾凯成.兰州理工大学 2016
[2]基于变分模态分解的故障诊断方法研究[D]. 王振威.燕山大学 2015
[3]基于神经网络的三电平逆变器故障诊断研究[D]. 姚轩宇.安徽工程大学 2015
[4]一种有源电力滤波器中IGBT故障诊断与容错技术研究[D]. 龚诚.武汉科技大学 2015
[5]一种低压无功与谐波综合补偿装置的研究[D]. 郑重.武汉科技大学 2013
[6]三电平逆变器故障诊断研究[D]. 肖刚.西安理工大学 2007
本文编号：2998640
【文章来源】： 丁铭真 河北工业大学
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Three-Level Bridge 模块搭建图
IGBT故障设置
三电平有源电力滤波器IGBT开路故障诊断研究-52-小波阈值的选择是小波阈值去噪效果的关键，文献[76]考虑到直接去除某尺度分量会丢失测试信号的一些有效成分，因此使用软限幅函数对各尺度分量阈值处理后重构，本节采用改进的阈值函数进行小波去噪[78]，如公式(4-21)所示。,(),,,,,,sgn()()jkWjkjkjkjkfjkjkWWeWWWeW(4-21)其中：j,kW为各频段小波系数，12log(N)为小波阈值，为噪声的方差，N1为小波系数长度，f为信号频率。其中阈值函数在处满足公式(4-22)，保证阈值在处连续：00j,kj,kj,k|W|fj,kWlimWeW(4-22)实验采用泰克公司信号发生器AFG3152C模拟各含噪测试信号，该发生器可以结合函数编写功能和arbexpress软件得到任意波形信号源。继而，经USB7648采集卡将数据进行采集，设置采样频率为25kHz，输入到上位机中，通过LabVIEW和MATLAB混编完成对测试数据的去噪过程。相应实验装置如图4.8所示。图4.8去噪实验设备连线图4.3.1基于复合去噪方法的含噪信号处理鉴于本文测试信号在各故障状态下波形复杂，为了验证本节所采用去噪方法的有效性，结合上述实验设备，本节对50Hz正弦信号分别叠加高斯白噪声、高频连续噪声和脉冲噪声，测试各含噪信号去噪效果。最后将3种噪声混合加到正弦信号中测试
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于小波包分析和概率神经网络的电磁法三电平变换器故障诊断方法[J]. 于生宝,何建龙,王睿家,李刚,苏发. 电工技术学报. 2016(17)
[2]基于EMD瞬时功率谱熵的神经网络滚动轴承故障诊断[J]. 宋金波,王德平,刘霞. 化工自动化及仪表. 2016(08)
[3]基于EEMD模糊熵的PCA-GG滚动轴承聚类故障诊断[J]. 许凡,方彦军,张荣. 计算机集成制造系统. 2016(11)
[4]有源滤波器故障诊断与容错控制改进策略的研究[J]. 汪玉凤,孟庆达,刘涛,李国华. 电力系统保护与控制. 2016(13)
[5]一种基于新型小波阈值去噪预处理的EEMD谐波检测方法[J]. 孙曙光,庞毅,王景芹,张超,杜太行,于晗. 电力系统保护与控制. 2016(02)
[6]三相四线制有源电力滤波器开路故障诊断[J]. 张晓,孙传达,刘娟,张辉. 电网技术. 2016(02)
[7]基于改进核主元分析法的三电平逆变器故障检测[J]. 林茂,李颖晖,朱喜华,吴辰. 电网技术. 2016(03)
[8]基于极电压误差标准化的五相逆变器开路故障诊断方法[J]. 高宏伟,苏健勇,杨贵杰. 中国电机工程学报. 2016(03)
[9]三电平逆变器IGBT的开路故障诊断研究[J]. 廖俊勃,帕孜来·马合木提,支婵,郭浩. 电测与仪表. 2015(20)
[10]基于小波包能量谱和ELM的光伏逆变器多故障在线诊断[J]. 姜媛媛,王友仁,吴,孙权,罗慧. 仪器仪表学报. 2015(09)
硕士论文
[1]改进网格搜索的支持向量机参数优化研究及应用[D]. 顾凯成.兰州理工大学 2016
[2]基于变分模态分解的故障诊断方法研究[D]. 王振威.燕山大学 2015
[3]基于神经网络的三电平逆变器故障诊断研究[D]. 姚轩宇.安徽工程大学 2015
[4]一种有源电力滤波器中IGBT故障诊断与容错技术研究[D]. 龚诚.武汉科技大学 2015
[5]一种低压无功与谐波综合补偿装置的研究[D]. 郑重.武汉科技大学 2013
[6]三电平逆变器故障诊断研究[D]. 肖刚.西安理工大学 2007
本文编号：2998640
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