电力电子故障诊断
浅谈电力电子电路故障诊断基本概念和方法
一
７０ —
日趋 重 要 。
长期 以来 ， 人们采取两 种维修对 策 ： 等设 备坏 了再进行维修 ， 称为 事后维修 。 这种办法的 问题 是经济损失很 大。 － 检修设备 。 ｂ 定期 称为预 防维修 。 这种方法有一定的计划性和预 防性 ， 但
其缺点是如无故障 ， 济损失较大 。 则经 电力 电子设备 由很多部分组成 ， 包括电力 电子主电路 、 电动机 、 电机和各种应用 电路 。 发 对电力 电子设备进行故障诊断就是要对所有的 这些 电路进行故障检测和诊断 。电力电子电路 是整个 电力电子设 备中最关键的部分 。对其的
故障检测和诊断就显得尤其重要 。 １ ． ２电力电子故障诊断 的作用 实现早期 预报 。 防止事故发生 －． ｂ 预知性 维修 。 提高设备管理水平 ．方便检修 ， ｃ ． 缩短了维 修时间， 高设备利用率 ；． 提高设 备的设计 提 ｄ 对 制造水平 ， 改善产品质量有指导意义 。 ２电力电子电路故障诊断方法 电力 电子 电路 故障诊 断技术 包括两方 面 的内容： 故 障信息的检测 ：以一定 的检测技 术。 获取故障发生 时的所需故障信息 ， 供故障分 析， 推理用 ；． 障的诊断 ： 据检 测的故 障信 ｂ 故 依 息。运用合适 的故 障诊断方法 ，对故障进行分 析、 推理 ， 找出故障发生 的原 因并定位故障发生 部位。传统的故障诊断方法在 电力 电子电路故 障诊断中也得到的广泛应用 ， 如故障字典法 、 故 障树、 专家系统等。 ２１ ．故障字典法 把一 组典型 的测量 特征值和 故障值 以一 定的表格形式存放 ， 比较测量值和特征值 ， 通过 判断故障 。先用计算 机对 电路正常状态和所有 硬故 障状态模拟 ， 建立故 障字典 。 然后对端 口测 试进行分析 ， 以识别故 障 ， 即将选定节点上测出 的电压与故障字典 中电压 比较 ，运用某些隔离
电力电子电路故障诊断方法仿真
Ｋ Ｅ ＹＷ Ｏ ＲＤ Ｓ ： Ｆ ａ ｕ ｌ ｔ ｄ ｉ ａ ｇ ｎ ｏ ｓ ｉ ｓ ； Ｆ ａ ｉ ｌ ｕ ｒ ｅ ｐ ｒ ｅ ｃ ｕ ｒ ｓ ｏ ｒ ； Ｐ ａ ｔ ｒ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ｗ ａ ｒ ｍ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ （ Ｐ Ｓ Ｏ）
中 图分 类号 ： Ｔ Ｐ ３ １ １ 文献标识码 ： Ｂ
Ｐｏ ｗｅ ｒ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｃｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ Ｆａ ｕ ｌ ｔ Ｄｉ ａ ｇ ｎｏ ｓ ｉ ｓ Ｍｅ ｔ ｈｏ ｄｓ Ｓｉ ｍ ｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
ＸＩ Ｅ Ｍｉ ｎ （ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｕ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ ２ １ ０ ０ ０ ９ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
第３ ０ 卷 第１ ２ 期
文章 编 号 ： １ ０ ０ ６— ９ ３ ４ ８ （ ２ ０ １ ３ ） １ ２— ０ ３ ７ ２— ０ ４
计
算
机
仿
真
２ ０ １ ３ 年ｌ ２ 月
电 力 电子 电 路 故 障 诊 断 方 法 仿 真
谢 昊
（ 南京工业大学电子与信息工程学院 ， 江苏 南京 ２ １ ０ ０ ０ ９） 摘要 ： 研究 电力电子电路故障准确诊断 问题。一般的电力电子 电路 中的电子器件 工作在与电力相关 的高压 环境下 ， 负载 能
电力电子电路故障诊断及预测方法研究
电力电子电路故障诊断及预测方法研究摘要：随着电力电子技术的不断发展，各类电力电子设备已广泛应用于各行各业的领域。
然而，常常出现因电力电子电路故障导致的设备损坏、停机甚至安全事故。
因此，快速准确地诊断电力电子电路故障，并进行预测，具有非常重要的意义。
本文首先介绍了电力电子电路的基本原理及其常见故障形式，然后详细阐述了电力电子电路故障的诊断方法，包括诊断信息的采集和处理、故障特征提取和故障定位等环节。
接着，针对电力电子电路故障的预测需求，本文还介绍了一些常见的预测方法，包括基于统计模型的预测方法和基于机器学习的预测方法，并分析了各自的优缺点。
最后，通过实验验证了所述方法的可行性和准确性。
关键词：电力电子，电路故障，故障诊断，预测方法电力电子电路故障诊断及预测方法研究一、引言电力电子技术已广泛应用于各个领域，例如电力系统、交通运输、军事装备、医疗设备等。
然而，电力电子设备存在着各种故障，例如元器件老化、温度过高、电源电压波动等，这些故障不仅会导致设备损坏和停机，还可能引发严重的安全事故，因此快速准确地诊断故障并进行预测具有重要的意义。
二、电力电子电路故障形式电力电子电路常见的故障形式包括：元器件老化、元器件失效、电源电压波动、短路、开路等。
以上故障均会导致电路的性能降低或完全失效，甚至可能引发火灾或爆炸。
三、电力电子电路故障诊断方法针对电力电子电路故障，常用的诊断方法包括：1. 诊断信息的采集和处理通过对电力电子电路的参数进行实时监测和分析，采集有关故障的信息，并对信息进行处理和分析，提取故障特征。
2. 故障特征提取通过分析采集到的数据，提取出反映故障的特征，例如信号的幅值、频率、相位等。
3. 故障定位通过对故障特征进行分析，确定故障发生的位置，例如故障出现在哪个元器件或哪一段电路。
四、电力电子电路故障预测方法电力电子电路故障预测方法主要包括基于统计模型的预测方法和基于机器学习的预测方法。
1. 基于统计模型的预测方法通过对电力电子电路的历史数据进行分析，建立统计模型，从而预测未来可能出现的故障。
电力系统电力电子设备的故障诊断与维护考核试卷
6.在电力电子设备中，_______是一种常见的散热方式。（）
7.为了提高电力电子设备的可靠性，应采用_______和_______等设计原则。（）
8.电力电子设备中的_______是一种用于保护器件不受过电压损害的元件。（）
1.电力电子设备故障诊断中常用的方法有：( )
A.电压测试
B.电流测试
C.温度测量
D.外观检查
2.下列哪些因素可能导致电力电子设备故障？( )
A.过电压
B.过电流
C.环境污染
D.人为操作失误
3.电力电子设备维护时，应重点检查的项目包括：( )
A.连接器
B.散热器
C.电源线
D.控制电路
4.以下哪些是电力电子设备中的主要电力电子器件？( )
A.散热器故障
B.风扇故障
C.环境温度过高
D.所有上述
14.在进行故障诊断时，以下哪种技术可以用于电力电子设备的状态监测？( )
A.红外热成像
B.超声波检测
C.振动分析
D.所有上述
15.以下哪种情况可能导致电力电子设备中的触发电路故障？( )
A.电源电压波动
B.环境湿度变化
C.接触不良
D.所有上述
16.下列哪种方法通常用于电力电子设备的故障预测？( )
A.故障类型的多样性
B.故障原因的隐蔽性
C.故障诊断技术的复杂性
D.所有上述
17.在电力电子设备维护中，以下哪些措施可以降低故障率？( )
A.定期对设备进行检查
B.及时更换老化元件
C.避免设备超负荷运行
D.所有上述
电力电子器件故障检测的灰色理论方法探讨
电力电子器件故障检测的灰色理论方法探讨摘要：从电力电子器件及其故障的特殊性出发,提出电力电子器件及其故障具有灰色性质,从而为灰色理论系统应用于电力电子器件的故障诊断提供了前提。
本文以IGBT为例,运用灰色关联方法对电力电子器件的故障诊断进行了验证。
结果表明,在信息量不多的情况下,灰色关联分析方法是电力电子器件故障诊断的一个有效工具。
关键词：电力电子器件故障诊断灰色系统灰色关联平均值参考模式电力电子器件在电力电子技术时代扮演着非常重要的角色,由它们组成的具有节能与环保性质的电力电子装置的应用越来越广。
但由于器件本身的特殊性,它们又是电力电子装置中的薄弱环节。
在所有故障中,它们的故障所占比例较高。
而一旦发生故障,将会给生产带来巨大损失。
若能在其发生故障时立刻检验出来,及时采取措施,减少停机时间,其意义将是十分巨大的。
目前,人们对电力电子器件的故障机理的认识还不全面、不充分。
在没有故障机理模型的条件下,如何利用有限的信息量,判别出电力电子器件的性能状态,目前也还没有得到广泛深入的研究。
本文试图在应用灰色系统理论对电力电子器件故障诊断方面进行初步探讨。
1 灰色系统理论简介控制论中,常借助颜色来表示研究者对系统内部信息和系统本身的了解及认识程度。
“白”指信息完全确知,“黑”指信息完全不知,“灰”则指信息不完全与非唯一,即部分信息确知,部分信息不确知,这是“灰”的基本含义。
相应地,信息完全确知的系统称为白色系统,信息完全不明确的系统称为黑色系统,而介于上述二者之间的信息不完全的系统称为灰色系统。
由于黑、白、灰是相对于一定的认识层次而言的,具有相对性,所以世上没有绝对的白色系统,也没有绝对的黑色系统,大量存在的是灰色系统。
灰色系统(Grey System)理论属于系统论的范畴,是华中理工大学邓聚龙教授在1982年提出的。
经过二十来年的发展,形成了一套完整的理论体系。
此理论包括灰色预测,灰色控制,灰色规划,灰色决策等内容,其中灰色预测模型是灰色预测的基础,灰色预测是控制、规划、决策的前提。
【精品】基于神经网络的电力电子装置故障检测与诊断研究毕业论文设计
基于神经网络的电力电子装置故障检测与诊断研究摘要：提出采用基于波形直接分析的神经网络故障诊断方法实现电力电子电路在线故障诊断,以三相整流电路为例,选用BP 网络对其进行了有效故障诊断。
仿真和实验表明,其方法是有效的。
电力电子电路模型具有很强的非线性，通常对其进行在线故障诊断比较困难，文章利用神经网络非线性映射特性，由神经网络来学习及存储电力电子电路的故障特征信号和故障类型（或原因）之间的映射关系，并将其用于在线诊断，从而达到对电力电子电路进行在线自动故障诊断的目的。
关键词：神经网络；电力电子；电路故障；诊断；故障诊断Abstract：Based on neural network theory ,a new online fault diagnosis method for power electronic circuits is presented. A neural BP network is founded ,which is able to diagnosis faults of three phase rectifier ef fectively. The method is verified by both simulation and experiment.The circuit model for electronic of electric power is with strong nonline arity, it is usually difficult to diagnose the accident online, by the mapping features of nonline arity on the nerve net, the essay will study and store the mapping relationship between the accident signs and accident types(causes) about the circuit for electronic of electric power, and put it into the diagnose online, which will be used to diagnose the accident automatically to the circuit of electronic of electric power.Keywords: nerve net’electronic of electric power; circuit accident; diagnose; fault diagnosis毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
三相逆变器故障诊断方法综述
技术与市场技术应用２０２０年第２７卷第１２期三相逆变器故障诊断方法综述冯 桢，杨晨曦（华北水利水电大学电力学院，河南郑州４５００００）摘 要：从４个方面综述了当前三相逆变器中故障诊断研究的方法，首先阐述故障诊断的目的，简述各种方法的概念，然后分析故障诊断的研究现状以及各种方法的优缺点，最后总结现在三相逆变器故障诊断的难点，探讨后期研究的新思路。
关键词：三相逆变器；开关管；故障诊断Ｓｕｍｍａｒｙｏｆｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓｍｅｔｈｏｄｓｏｆｔｈｒｅｅ ｐｈａｓｅｉｎｖｅｒｔｅｒＦＥＮＧＺｈｅｎ，ＹＡＮＧＣｈｅｎｘｉ（ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５００００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｐｏｗｅｒｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｐｏｗｅｒｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｃｉｒｃｕｉｔｓｉｎｉｎｄｕｓｔｒｙ，ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ，ｍｉｌｉｔａｒｙ，ｍｅｄｉｃｉｎｅａｎｄｏｔｈｅｒｆｉｅｌｄｓｈａｓｉｎｃｒｅａｓｅｄ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｕｓｅｏｆｐｏｗｅｒｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｄｅｖｉｃｅｓｈａｓｉｎ ｃｒｅａｓｅｄ，ａｎｄｔｈｅｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｏｆｆａｉｌｕｒｅｈａｓａｌｓｏｉｎｃｒｅａｓｅｄ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｍｅｔｈｏｄｓｉｎｔｈｒｅｅ ｐｈａｓｅｉｎｖｅｒｔｅｒｓｆｒｏｍｆｏｕｒａｓｐｅｃｔｓ．Ｆｉｒｓｔ，ｉｔｅｘｐｌａｉｎｓｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅｏｆｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓ，ｂｒｉｅｆｌｙｄｅｓｃｒｉｂｅｓｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｓｏｆｖａｒｉｏｕｓｍｅｔｈｏｄｓ，ａｎｄｔｈｅｎａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｓｔａｔｕｓｏｆｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｖａｒｉｏｕｓｍｅｔｈｏｄｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｓｕｍｍａｒｉｚｅｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓｉｎｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓｏｆｔｈｒｅｅ ｐｈａｓｅｉｎｖｅｒｔｅｒｓ，ａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｎｅｗｉｄｅａｓｆｏｒｌａｔｅｒｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｈｒｅｅ ｐｈａｓｅｉｎｖｅｒｔｅｒ；ｓｗｉｔｃｈｔｕｂｅ；ｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－８５５４．２０２０．１２．０３２ 引言电力电子装置中三相逆变器是当前非常常见的电力电子设备［１］，其中的开关管非常敏感，故障发生的概率很大，因此，对故障进行实时有效的检测和准确定位很有必要。
并网单相逆变器故障诊断与在线监测
并网单相逆变器故障诊断与在线监测摘要电力电子变换器系统（PECS）各种工业生产中广泛应用。
在故障条件下分析是为了确保电力电子变换器系统（PECS）的功能可靠。
以电力电子变换器系统（PECS）运行时的故障特征来判断选择用什么样的控制和保护程序。
此外，电力电子变换器系统（PECS）的在线监测及有效的解决方案可以提高系统的监督和管理能力。
因此，本文提出了故障诊断和单相并网逆变器用于可再生分布式发电的在线监测。
本文提供了在不触发保护装置的基础上对单向逆变器故障检测、故障分类和开路位置（O-C）的标准保护系统。
所提出的故障诊断算法的自适应神经模糊推理系统（ANFIS）算法的实是完全基于逆变器输出电流的测量实现的。
因此，和以往的研究工作相比，该算法的工作量小的多。
此外，通过传输控制协议和网络软件（TCP/IP）的通信接口将信息表达在图形用户界面GUI。
GUI软件集成了单相逆变器的电信号的在线监测，以及结合这些信号生成了实时数据库。
关键字：单相逆变器在线故障诊断监测自适应神经模糊推理系统通信接口板图形用户界面1.引言电力电子变换器系统（PECS）被广泛应用与工业系统中，包括智能电网，可再生能源的应用，电机驱动，电源系统等。
因此，为了提高逆变器的可靠性和性能，在故障的条件下详细调查和结果分析是非常重要的。
此外，由于可再生能源[1,2]的使用和智能电网的广泛使用，对逆变器的在线监测成为重要的课题。
为了使检测和监测的过程简单和更容易实现，用硬件的支持手段，通过对用户–计算机系统的设计，提供相关信息给用户。
选择重要的技术信息，并且对相关的信息进行介绍。
当使用的技术决定后，相应技术设计的可能性和局限性也随之确定。
此外，数据必须经过归类和处理，以直观输出给用户的图形用户界面（GUI），让用户容易找到所需信息。
电力电子变换器系统（PECS）中电源开关的故障分为短路（S-C）故障和开路（O-C）故障。
短路（S-C）故障在大多数情况下导致过电流状况，其容易被标准保护系统检测和处理，例如过电流，欠电压或过电压保护。
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电力电子故障诊断
在电力电子领域，电力电子设备的故障诊断是保障设备可靠运行的
重要环节。
故障诊断的准确性直接关系到故障排除的效率和设备的正
常运行。
本文将介绍电力电子故障诊断的原理、方法和应用。
一、故障诊断原理
电力电子设备出现故障的原因多种多样，例如元件老化、电磁干扰、温度过高等。
故障诊断的原理主要通过检测和分析电力电子设备的工
作状态、信号和参数，以确定故障发生的位置和类型。
1. 信号检测与分析：通过对电力电子设备的输入、输出信号进行检
测和分析，可以获得设备的工作状态和异常信号。
常用的信号检测方
法包括频谱分析、波形分析和阻抗测量等。
2. 参数监测与分析：通过对电力电子设备的电压、电流、温度等参
数进行监测和分析，可以评估设备的工作状态和性能。
常用的参数监
测方法包括电流传感器、温度传感器和电压测量等。
3. 数据处理与判断：通过对信号和参数的检测与分析，将获取到的
数据进行处理和判断，确定故障发生的位置和类型。
常用的数据处理
方法包括模式识别、人工智能和统计分析等。
二、故障诊断方法
根据电力电子设备的特点和故障的类型，可以采用不同的故障诊断
方法。
1. 传统故障诊断方法：基于故障现象和经验的故障诊断方法，通过
观察设备的工作状态和信号变化，结合经验判断故障的类型和位置。
这种方法需要依赖经验丰富的技术人员，对设备的了解程度较高。
2. 模型基础故障诊断方法：建立电力电子设备的数学模型，通过与
实际数据对比，判断设备的工作状态和故障位置。
这种方法需要准确
的数学模型和大量的实验数据来支持，适用于一些较为复杂的系统。
3. 数据驱动故障诊断方法：通过大数据和机器学习等技术，分析设
备的工作数据，建立故障预测和诊断模型。
这种方法不需要精确的数
学模型和大量的实验数据，能够实现自动化和智能化的故障诊断。
三、故障诊断应用
电力电子故障诊断在电力系统和工业控制中有着广泛的应用。
以下
是几个典型的应用场景：
1. 变频器故障诊断：变频器是电力电子设备中的一种常见设备，用
于改变电源频率以控制电机速度。
通过对变频器的输入输出信号进行
监测和分析，可以判断变频器是否发生故障，并对故障进行准确定位。
2. 电力电子变换器故障诊断：电力电子变换器在电力系统中起到重
要的作用，用于实现不同电压和频率的转换。
通过对变换器的电压、
电流和温度等参数进行实时监测和分析，可以判断变换器的状态，并
实现故障自动诊断。
3. 电力电子保护装置故障诊断：电力电子保护装置用于保护电力电子设备免受过电压、过电流等故障的影响。
通过对保护装置的输入信号和输出信号进行检测和分析，可以实现故障的诊断和快速排除。
四、总结
电力电子故障诊断是保障设备可靠运行的重要手段。
通过信号检测与分析、参数监测与分析以及数据处理与判断等方法，可以实现对电力电子设备故障的准确诊断。
不同的故障诊断方法适用于不同的故障类型和应用场景。
随着大数据和机器学习等技术的发展，电力电子故障诊断向着自动化和智能化的方向发展。