[發明專利]一種電力電子變換器故障診斷系統及方法

在審

• 申請號: 202011284137.6
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112433176A
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 汪飛;劉紅濤;沈超越
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01R31/52
• 分類號: G01R31/52;G01R31/54;G06K9/62;G06K9/00
• 代理公司: 北京盛詢知識產權代理有限公司 11901
• 代理人: 方亞兵

本發明公開一種電力電子變換器故障診斷系統及方法，診斷方法包括以下步驟：信號發生及故障診斷裝置發出檢測信號，記錄所述檢測信號特征及發出時間；所述傳感器接收所述檢測信號的返回信號數據，記錄返回信號以及返回時間；對所述返回信號進行小波包變換，獲取所述返回信號小波變換結果；分析返回信號小波變換結果，獲得所述電力電子變換器故障向量；處理所述步驟S4中所述電力電子變換器故障向量，輸入故障分類器，獲得故障診斷結果。本發明是基于信號處理的方法，無需建立精確的模型僅需在電力電子變換器輸出端發出特定信號，就能夠快速準確的實現電力電子變換器的故障類型的診斷，效率高，不影響電力電子變換器的正常使用。

技術領域

本發明涉及電力電子領域，特別是涉及一種電力電子變換器故障診斷系統及方法。

背景技術

電力電子變換器作為系統控制的中樞執行機構，在電機驅動、新能源發電系統和輸變電系統中承擔主要角色。然而，電力電子變換器中的開關器件在快速開關過程中，不僅要承受高溫、高壓、大電流等內部電熱應力作用，而且高濕度、高鹽度、環境高溫等外部工作環境會導致電力電子變換器性能出現永久性退化，直至產生短路、開路等極端故障。

若電力電子變換器發生短路故障，如不能及時處理，將會造成災難性事故如電力電子變換器燒毀從而引發火災等。因此，準確、快速地判斷電力電子變換器故障類型，及時定位故障點具有很大的挑戰性。

電力電子變換器的故障類型可分為內部開關器件的開路故障、短路故障，濾波電路故障，直流電容故障。

電力電子變換器開關器件短路故障存在的時間極短，可在硬件電路上進行處理，如在電力電子變換器中開關器件上裝設斷路器或將快速熔絲植入電路等，將短路故障轉化為開路故障，利用開路故障診斷的方法進行處理；

電力電子變換器內部開關器件開路故障會造成系統輸出性能下降，引起其他開關器件過流，對于應用電機驅動的電力電子變換器，造成轉矩減小、發熱和絕緣損壞等問題；

電力電子變換器濾波電路故障會造成輸出電壓或電流中產生大量諧波，引起波形畸變，造成控制系統性能下降，引起電力電子變換器工作性能下降、發熱增加甚至導致電力電子變換器系統穩定性問題；

電力電子變換器直流電流故障會造成直流電壓波形出現波動，直流電壓波動過大，則造成控制系統性能下降，引起電力電子變換器工作性能下降、發熱增加甚至導致電力電子變換器系統穩定性問題；

電力電子變換器故障診斷的方法主要有：基于解析模型的方法，利用功率變換器的數學模型，將估計的系統輸出與測量信息相比得到殘差，通過殘差分析來實現電力電子裝置的故障診斷。缺點在于電力電子變換器系統參數是不確定的，負載擾動、電網擾動等干擾，和開關器件的非線性和離散性特性使無法對這種系統建立準確的解析模型。基于知識的方法是一種通過提前掌握被診斷對象的故障行為，利用故障樹、專家系統、支持向量機和神經網絡等手段，將故障癥狀組織起來進行故障診斷的方法，存在著繁瑣、樣本獲取困難、沒有確定模式、算法收斂速度慢、診斷時間長等問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種電力電子變換器故障診斷系統及方法，以解決上述現有技術存在的問題，快速有效精準的檢測到電力電子變化器發生故障的時刻和故障位置，特別是對電力電子變換器內部開關器件上的故障，能精確定位發生故障的開關器件芯片，并且無需建立精確的模型、無需借助經驗分析。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：本發明提供一種電力電子變換器故障診斷系統，包括信號發生及故障診斷裝置和電力傳感器，所述信號發生及故障診斷裝置與所述電力傳感器連接，所述電力傳感器與電力電子變換器電力端子連接，所述信號發生及故障診斷裝置與所述電力電子變換器連接。

優選的，所述信號發生及故障診斷裝置包括控制模塊、故障診斷模塊、信號發生模塊，

所述控制模塊用于控制所述信號發生模塊產生電壓或電流激勵；