[发明专利]复杂工况下的三相电压型PWM整流电路故障诊断方法

说明书

本发明公开了一种复杂工况下的三相电压型PWM整流电路故障诊断方法，首先建立三相PWM整流电路的状态空间表达式并得到电路特征值，然后计算不同电路元器件参数下的电路特征值，并确定出电路故障阈值；通过二进小波分解计算出电路的高频特征向量作为故障特征向量，建立基于神经网络的电路特征值与故障特征向量的关系模型，最后，基于实测电路信号，计算出实际待测电路故障特征向量，基于所建电路特征值与故障特征向量的关系模型，可得到实际待测电路特征值，将实际待测电路的电路特征值与电路故障阈值对比，判定电路故障状况，实现对复杂情况下三相电压型PWM整流电路的故障诊断。

技术领域

本发明涉及整流电路故障诊断，尤其涉及一种复杂工况下的三相电压型PWM整流电路故障诊断方法。

背景技术

电力电子电路作为电气设备的重要组成部分，对其进行准确高效的故障诊断对电气设备的可靠安全运行尤为重要。由于电路信号受电路工况影响，因此复杂工况会影响电力电子电路的故障诊断。工况影响已成为制约电力电子电路准确故障诊断的一个瓶颈问题。本发明给出复杂工况下的三相电压型PWM整流电路故障诊断方法，首先基于电路的拓扑结构和工作原理构建电路的状态空间表达式并得到电路特征值，通过小波变换分解电路电压信号并求出电路的高频特征向量，计算与之对应的电路特征值，利用小波神经网路进行电路特征值的预测，进而诊断电路故障。本发明的方法所求特征值，只与电路自身的结构及参数有关，与工况无关，因此，本发明方法能够不受工况变化的影响，适用于复杂工况下的三相电压型PWM整流电路故障诊断，并可推广应用于其他电力电子电路。

发明内容

本发明目的在于提供一种复杂工况下的三相电压型PWM整流电路故障诊断方法，该方法不受外部工作状况的影响，能够准确的进行三相电压型PWM整流电路的故障特征提取。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

复杂工况下的三相电压型PWM整流电路故障诊断方法，包括以下步骤(1)～(6)：

(1)建立电压型三相PWM整流电路的状态空间表达式并计算得到电路的四个特征值，具体过程为：

首先，将电路中的开关器件等效为单极性开关σ_k；电路中实际电感元件等效为理想电感L和损耗电阻r的串联，电路中的实际电容器等效为理想电容C、电阻R_s和电感L_s的串联；

对于所等效的单极性开关σ_k，其中k＝a、b、c，即：

然后，根据基尔霍夫电压、电流定律建立三相电压型PWM整流器在三相静止坐标系中的状态空间方程：

其中，i_k为k相输入电流瞬时值；e_k为k相输入电压瞬时值；L为是实际电感元件；r为实际电感元件的损耗电阻；L_s为电容器的等效电感；i_dc为电容两侧电流；R_s为电容器的等效电阻；C为电容器的电容；U_dc表示三相电压型PWM整流电路的输出电压；R_L表示负载电阻；

将式(3)进行Park变换，将低频VSR数学模型建立在dp旋转坐标系中，得到两相旋转坐标(d,p)下的数学模型：

其中，ω为电动势角频率；U_d＝σ_dU_dc、U_q＝σ_qU_dc；i_d、i_q为交流侧电流的dp分量；e_d、e_q为交流侧电压的dp分量；σ_d、σ_q为开关函数σ_k的dp分量；