[发明专利]一种电力电子变换器故障诊断系统及方法

说明书

本发明公开一种电力电子变换器故障诊断系统及方法，诊断方法包括以下步骤：信号发生及故障诊断装置发出检测信号，记录所述检测信号特征及发出时间；所述传感器接收所述检测信号的返回信号数据，记录返回信号以及返回时间；对所述返回信号进行小波包变换，获取所述返回信号小波变换结果；分析返回信号小波变换结果，获得所述电力电子变换器故障向量；处理所述步骤S4中所述电力电子变换器故障向量，输入故障分类器，获得故障诊断结果。本发明是基于信号处理的方法，无需建立精确的模型仅需在电力电子变换器输出端发出特定信号，就能够快速准确的实现电力电子变换器的故障类型的诊断，效率高，不影响电力电子变换器的正常使用。

技术领域

本发明涉及电力电子领域，特别是涉及一种电力电子变换器故障诊断系统及方法。

背景技术

电力电子变换器作为系统控制的中枢执行机构，在电机驱动、新能源发电系统和输变电系统中承担主要角色。然而，电力电子变换器中的开关器件在快速开关过程中，不仅要承受高温、高压、大电流等内部电热应力作用，而且高湿度、高盐度、环境高温等外部工作环境会导致电力电子变换器性能出现永久性退化，直至产生短路、开路等极端故障。

若电力电子变换器发生短路故障，如不能及时处理，将会造成灾难性事故如电力电子变换器烧毁从而引发火灾等。因此，准确、快速地判断电力电子变换器故障类型，及时定位故障点具有很大的挑战性。

电力电子变换器的故障类型可分为内部开关器件的开路故障、短路故障，滤波电路故障，直流电容故障。

电力电子变换器开关器件短路故障存在的时间极短，可在硬件电路上进行处理，如在电力电子变换器中开关器件上装设断路器或将快速熔丝植入电路等，将短路故障转化为开路故障，利用开路故障诊断的方法进行处理；

电力电子变换器内部开关器件开路故障会造成系统输出性能下降，引起其他开关器件过流，对于应用电机驱动的电力电子变换器，造成转矩减小、发热和绝缘损坏等问题；

电力电子变换器滤波电路故障会造成输出电压或电流中产生大量谐波，引起波形畸变，造成控制系统性能下降，引起电力电子变换器工作性能下降、发热增加甚至导致电力电子变换器系统稳定性问题；

电力电子变换器直流电流故障会造成直流电压波形出现波动，直流电压波动过大，则造成控制系统性能下降，引起电力电子变换器工作性能下降、发热增加甚至导致电力电子变换器系统稳定性问题；

电力电子变换器故障诊断的方法主要有：基于解析模型的方法，利用功率变换器的数学模型，将估计的系统输出与测量信息相比得到残差，通过残差分析来实现电力电子装置的故障诊断。缺点在于电力电子变换器系统参数是不确定的，负载扰动、电网扰动等干扰，和开关器件的非线性和离散性特性使无法对这种系统建立准确的解析模型。基于知识的方法是一种通过提前掌握被诊断对象的故障行为，利用故障树、专家系统、支持向量机和神经网络等手段，将故障症状组织起来进行故障诊断的方法，存在着繁琐、样本获取困难、没有确定模式、算法收敛速度慢、诊断时间长等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电力电子变换器故障诊断系统及方法，以解决上述现有技术存在的问题，快速有效精准的检测到电力电子变化器发生故障的时刻和故障位置，特别是对电力电子变换器内部开关器件上的故障，能精确定位发生故障的开关器件芯片，并且无需建立精确的模型、无需借助经验分析。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种电力电子变换器故障诊断系统，包括信号发生及故障诊断装置和电力传感器，所述信号发生及故障诊断装置与所述电力传感器连接，所述电力传感器与电力电子变换器电力端子连接，所述信号发生及故障诊断装置与所述电力电子变换器连接。

优选的，所述信号发生及故障诊断装置包括控制模块、故障诊断模块、信号发生模块，

所述控制模块用于控制所述信号发生模块产生电压或电流激励；