[发明专利]一种基于小波包分析和支持向量机的三相PWM整流器故障诊断方法

摘要

本发明公开了一种基于小波包分析和支持向量机的三相PWM整流器故障诊断方法，首先建立三相PWM整流器模型并确定分类原则，并利用小波包算法对整流器直流侧输出电压进行分析；其次对重构的小信号进行能量谱和功率谱分析，确定故障特征向量并建立数据样本；最后选取支持向量机核函数和参数，建立多值分类器，从而实现三相PWM整流器的故障诊断。该发明可提高三相PWM整流器的故障诊断率，避免传统检测方法的数据处理和优化问题，是一种能够有效的提高电力电子整流器装置安全性的故障诊断方法。

主权项

一种基于小波包分析和支持向量机的三相PWM整流器故障诊断方法，其特征在于，该诊断方法的步骤为：(1)建立三相PWM整流电路的模型，根据实际运行的单只和两只功率管开路故障进行故障分类，共五大类二十二小类。1)IGBT功率管均正常运行，整流器无故障发生。2)仅有单只IGBT功率管发生故障，即VT1、VT2、VT3、VT4、VT5或VT6中任一功率管发生故障，共六小类。3)有两只IGBT功率管发生故障，且两只功率管同相不同侧，即(VT1，VT4)、(VT3，VT6)或(VT5，VT2)任一种情况，共三小类。4)有两只IGBT功率管发生故障，且两只功率管同侧不同相，即(VT1，VT3)、(VT3，VT5)、(VT5，VT1)、(VT6，VT4)、(VT2，VT6)或(VT4，VT2)任一种情况，共六小类。5)有两只IGBT功率管发生故障，且两只功率管既不同相也不同侧，位于交叉位置，即(VT1，VT6)、(VT1，VT2)、(VT3，VT4)、(VT3，VT2)、(VT5，VT4)或(VT5，VT6)任一种情况，共六小类。(2)获得三相PWM整流器所有故障状态下的直流侧输出电压信号。选取合适的小波基函数，对所得的各个输出电压信号进行四层小波包分解和重构，提取各个频带范围的信号。(3)确定原信号特征频率所在频带。计算步骤2提取的各个小信号的能量，得到第四层第一个细节信号能量值几乎等于原信号的能量值，即该频段集中了原信号的所有能量。(4)获取数据样本。对小波重构后的第四层第一个细节信号进行功率谱分析，获取特征频率和功率谱值，构建数据样本。(5)建立支持向量机分类器。以步骤(4)所获得的数据为支持向量机的输入样本，建立支持向量机的多值分类器，最终分类准确率达到100％，即实现三相PWM整流器的故障诊断。