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基于混杂系统模型的电力电子电路参数性故障诊断

王林国  
【摘要】:随着电力电子技术的高速发展,电力电子设备已在各重要工业领域中的广泛应用,并在其中担当电源供应或控制器等关键部件,大量电力电子设备的稳定运行成为连续生产过程的关键。电力电子设备的故障严重时将导致整个系统的瘫痪。因此,为提高电力电子设备的可靠性和可维护性,进而提高整个系统的可靠性,对电力电子设备的故障诊断具有十分重要的理论和现实意义。 本文研究了电力电子电路的参数性故障诊断方法。从对电力电子电路主要器件的一般结构和工作原理出发,分析了适合实际电路应用的等效电路建模和器件在实际工作过程中的退化机制,包括铝电解电容器、功率MOSFET、功率二极管等电力电子电路主要器件。通过基于混杂系统理论的通用电力电子电路建模,在此基础上应用最小二乘法实现电力电子电路的器件参数辨识和在线故障诊断。并针对电力电子电路参数辨识的特点,设计了一套高速多通道的同步数据采集系统,该系统采集通道可灵活扩展,可适应不同电路参数辨识的需要。最后以三相PWM整流电路的输出电容器为诊断对象,通过实验验证了本方法的可行性和实际意义。 此外,本文还以铝电解电容器为对象,通过对器件参数退化规律的分析和推导,就如何实现系统故障的预诊断,以提高系统可靠性进行了探讨。


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