電力電子變換器在新能源系統(tǒng)、電動(dòng)汽車、電網(wǎng)等眾多領(lǐng)域中發(fā)揮著關(guān)鍵作用,但同時(shí)也是故障率較高的環(huán)節(jié)。因此,提高電力電子變換器的可靠性,減少因異常而造成的停機(jī),保證系統(tǒng)不間斷運(yùn)行具有重要的研究意義�？焖佟�(zhǔn)確的故障診斷策略是電力電子變換器在發(fā)生故障時(shí)能夠及時(shí)實(shí)施保護(hù)或容錯(cuò)策略的前提。同時(shí),針對(duì)系統(tǒng)中故障類型的不同,采取有效的綜合診斷策略能夠降低系統(tǒng)的誤診斷率、減小故障診斷的復(fù)雜度,從而減輕系統(tǒng)的維護(hù)成本和負(fù)擔(dān),具有重要的應(yīng)用價(jià)值。如何在不增加額外硬件成本的基礎(chǔ)上,利用已有信號(hào)實(shí)現(xiàn)寬負(fù)載適用、快速且可靠的診斷性能依然是研究的熱點(diǎn)。本文以三相逆變器為研究對(duì)象,對(duì)傳感器故障和開關(guān)管故障的綜合診斷問(wèn)題進(jìn)行了研究,并提出了兩種診斷方法。首先,本文針對(duì)三相逆變器內(nèi)電流傳感器故障和開關(guān)管故障,提出了基于雙診斷變量的綜合診斷方法。將逆變器中各橋臂間電壓和三相輸出電流之和作為診斷變量,深入分析了各診斷變量在不同故障下的變化特征,并對(duì)診斷變量的平均模型進(jìn)行了詳細(xì)推導(dǎo)。此外,還針對(duì)寬負(fù)載范圍可能對(duì)診斷結(jié)果產(chǎn)生的影響進(jìn)行了研究。定量分析了在不同負(fù)載工況下的傳感器采樣誤差、電感非線性偏差、開關(guān)管死區(qū)和信號(hào)延時(shí)等因素... 

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逆變器傳感器故障和開關(guān)管故障綜合診斷實(shí)驗(yàn)平臺(tái)照片

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文電流傳感器故障和開關(guān)管故障綜合診斷方法27額定負(fù)載下，A相電流傳感器故障的診斷結(jié)果如圖2.7所示。如圖中的電壓電流雙診斷變量偏差的實(shí)驗(yàn)波形所示，在無(wú)故障發(fā)生時(shí)，診斷變量的偏差均在閾值范圍內(nèi)，且與閾值之間有足夠的裕量，當(dāng)電流傳感器Sa在t1時(shí)刻失效時(shí)，橋臂間電壓偏差ΔuAB,ΔuBC,ΔuCA和三相線電流之和偏差Δis都立即超過(guò)了它們各自的診斷閾值，從而使診斷變量偏差極性的組態(tài)值[γuAB[n],γuBC[n],γuCA[n],γis[n]]在故障發(fā)生時(shí)刻由正常運(yùn)行情況下的[0,0,0,0]變成了[-1,0,1,-1]。根據(jù)表2.3中給出的故障定位判據(jù)，此時(shí)的診斷變量偏差極性對(duì)應(yīng)的診斷結(jié)果為A相電流傳感器Sa故障。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論相符，證明了理論的正確性。圖2.7電流傳感器故障診斷實(shí)驗(yàn)結(jié)果

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文電流傳感器故障和開關(guān)管故障綜合診斷方法29圖2.8為額定負(fù)載下，逆變器A相上橋臂開關(guān)管TAU發(fā)生故障的診斷結(jié)果。在無(wú)故障發(fā)生時(shí)，診斷變量的偏差均在閾值范圍內(nèi)，且與閾值之間有足夠的裕量。不同于圖2.7所示的電流傳感器故障診斷實(shí)驗(yàn)波形，當(dāng)t1時(shí)刻開關(guān)管TAU發(fā)生故障后，圖2.8中所示的橋臂間電壓偏差ΔuAB,ΔuBC,ΔuCA立即超過(guò)了閾值，而三相線電流之和偏差Δis仍在其閾值范圍內(nèi)，從而使診斷變量偏差極性的組態(tài)值[γuAB[n],γuBC[n],γuCA[n],γis[n]]在故障發(fā)生時(shí)刻由正常運(yùn)行情況下的[0,0,0,0]變成了[-1,0,1,0]。根據(jù)表2.3中給出的故障定位判據(jù)，此時(shí)的診斷變量偏差極性對(duì)應(yīng)的診斷結(jié)果為A相上橋臂開關(guān)管TAU故障。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析一致。由圖2.8中的波形可知，開關(guān)管故障診斷標(biāo)志在t2時(shí)刻被觸發(fā)，由0置1，其診斷速度和電流傳感器故障診斷速度一樣快，僅0.1ms(等于一個(gè)開關(guān)周期，0.5%的基波周期)。而電流傳感器故障診斷標(biāo)志并未被觸發(fā)，一直保持為0，表明開關(guān)管故障發(fā)生時(shí)系統(tǒng)沒(méi)有發(fā)生任何誤診斷。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了所提方法對(duì)開關(guān)管故障的診斷準(zhǔn)確性。圖2.7和圖2.8所示的實(shí)驗(yàn)波形驗(yàn)證了本章所提方法可以同時(shí)診斷逆變器的電流傳感器故障和開關(guān)管故障，對(duì)每種故障都能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確快速的診斷性能。2.4.3診斷速度驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)圖2.9電流傳感器故障和開關(guān)管故障發(fā)生在基波周期內(nèi)不同時(shí)刻時(shí)的診斷時(shí)間實(shí)驗(yàn)結(jié)果

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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