关键字 |
| 多级逆变器;离散小波变换,故障诊断,虚拟仪器 |
介绍 |
| 多电平逆变器驱动已成为近年来最有效的驱动器的行业。许多类型的多电平逆变器拓扑是讨论[1][2]和媒介额定功率机器h桥多电平逆变器成为最有效的驱动器。的原理图h桥多电平逆变器是图1中所示。产业是依靠感应电动机的制造工艺和多级逆变器作为感应电动机的驱动器。如果有任何错误发生在多级逆变器等被动防护系统继电器和保护电路将减少供应和整个系统将会关闭。这将影响行业的生产带来损失。所以故障诊断方法变成了强制性的行业出现某种故障时的多电平逆变器驱动。 |
| 为了保持连续操作的多电平逆变器系统,故障行为的知识,故障预测、故障诊断是必要的。故障发生后应尽快检测,因为如果一个电机驱动异常条件下连续运行,驱动器或汽车可能很快失败。逆变器的故障诊断研究最初关注的电压源逆变器的故障模式是[3]的讨论。审查的各种研究在故障诊断中使用小波技术是在[4]。小波变换同时在时域和频域分析信号。小波变换在分析非平稳非常有用,非周期,断断续续的,瞬态信号。 |
| 因此,大量的基于小波的技术开发和实现信号操纵和审讯。小波变换应用于不同的物理现象,如气候的调查分析、金融市场分析,心脏监测等。[5]中讨论的诊断方法是使用的主成分分析特征提取系统。基于小波的多电平逆变器的故障诊断和离散小波变换的概念解释[6][7]。离散小波变换是成功实现绝缘子泄漏电流系统中提取信号的特征[8]。多级逆变器的硬件细节是在[9]。各种PWM逆变器的开关的技术讨论了[10]。已经有很多研究这个话题的故障诊断,但仍以提高驱动器的可靠性使用多级逆变器故障诊断方法使用离散小波变换是在以下部分说明。 |
h桥多级逆变器 |
| 在h桥多级逆变器提出了故障诊断方法是分析了过错。h桥逆变器的电路图是图1所示。它由24个交换机的每阶段的每一对8开关开关将在同一时间进行。合成多级波形,交流输出每个不同级别的h桥细胞连接在系列。因此,合成电压波形是逆变器输出的总和。的数量在一个级联逆变器输出相电压水平的定义 |
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| S是直流源的数量。对于三相系统,三个相同的输出结构的单相级联逆变器可以连接在怀依或三角洲配置。图1说明了wyeconnected程度的逆变器的原理图使用三个h桥单元和三个SDCSs每阶段,将用于该方法。 |
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| 范是电压的相位,Va1的总和,Va2, Va3。同样的概念应用于B和c阶段合成五级相电压,三个发射角度是必需的。相同的三个开关角度可用于所有三个阶段延迟0,120年和240年电子学位阶段,B和C,分别。根据三相理论,线电压可以表示的两相电压。例如,所谓潜在阶段A和B之间还有VAB,可以编写如下: |
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| 在那里, |
| 还有VAB线电压范是电压的相位对点N和VBN电压阶段B对点N理论上,线电压的最大数量是2 m - 1水平,其中m是相电压的数量水平。 |
离散小波变换 |
| 在连续小波变换(CWT),母小波不断扩张和翻译在一个真正的连续数字系统。因此,它可以产生大量的冗余信息。母亲可以扩张和翻译离散小波替换= ao m和b = nboao m, ao和bo固定常数与ao > 1, bo > 0,和m, n属于n n是正整数的集合。然后离散小波母函数可以定义为 |
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| 和相应的离散小波变换(DWT)可以被定义为 |
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| DWT一个信号分解为不同尺度不同的时间和频率分辨率。DWT,程序首先通过离散信号长度为n的x [n]通过一个数字低通滤波器脉冲响应g [n]和数字高通滤波器脉冲响应h [n]。这些过滤器的输出由N小波系数。这就构成了第一层离散信号的分解,可以在数学上表示为 |
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| 近似系数(a1)最初的水平分辨率是用作另一组小波滤波器的输入(与第一对相同)后被两下采样。分辨率生成集的过滤器在二级近似系数和细节系数的长度N / 2。这就构成了二级离散信号的分解,可以在数学上表示为 |
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| 图2显示了两级分解离散信号的离散小波变换。它使用高通滤波器(H)和低通滤波器(G)的分解过程。如果一个小波函数匹配信号的形状在一个特定的规模和位置,然后将生成大的转换值。另一方面,如果小波函数和信号不相关,那么会产生一个低价值的转换。 |
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实验装置 |
| 图3所示。展示了硬件线路图的三个h桥多层次多电平逆变器的逆变器,每个阶段包括两个H-Bridges有四个开关在每个h桥。的选通脉冲开关给出使用瑞萨处理器,如图3所示。图四:显示了拟议的系统实验装置。这里使用的栅极驱动电路是IR2110 opto-isolator用于保护处理器从高压MOSFET开关。自开关工作在高电压和电流驱动IC的处理器和不能承受这么多的高电压通过一个opt-isolator我们连接它。 |
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| h桥的选通脉冲生成多级逆变器基于正弦脉宽调制。电路的故障是由开放一个h桥逆变器中任何一个阶段叫做h桥开路故障。这个电压和电流测量值从倪采集卡和加载excel文件。这些值在matlab文件复制和用于使用离散小波变换的特征提取。MATLAB程序用于提取断裂的特征信号的信号分为10水平和最大,断信号的均值和标准差。这里的电压和电流信号的硬件h桥多级逆变器是使用数据采集卡采集获得的9225电压信号和电流信号的采集9227 NI acquiaition虚拟仪器数据。图5显示了虚拟仪器框图的采集电压信号,图7显示了当前的虚拟仪器数据采集信号。 |
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实验结果和分析 |
| 多级逆变器的故障诊断系统视图显示了实验测试进行了使用30 v原型系统。它有一个h桥多级逆变器是美联储通过整流逆变器的输入。在每个h桥将拥有自己的独立的直流源。三相h桥多电平逆变器是在硬件实现。瑞萨处理器用于生产MOSFET的栅极脉冲开关。这些值的信号的时间提取故障和故障时间使用这个特性测量的信号进行了分析。在以下部分中多级逆变器的输出电压在健康状况和故障条件下讨论。 |
| 答:在健康状况多级逆变器的输出电压 |
| 图7所示。显示了单相中性电压输出的h桥多级逆变器在健康状况在多级逆变器没有任何缺点。 |
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| b .多级逆变器的输出电流在健康状况 |
| 图8所示。显示了输出电流的h桥μ;ti-level逆变器在健康状况。通过并联resistane当前测量。 |
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| c .多级逆变器的输出电压在一个h桥开放的错 |
| 一个h桥的输出电压打开失败故障图9所示。当有失败的选通脉冲多级逆变器的输出电压会有一些扭曲他们的价值观如下所示的波形。 |
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| 选通脉冲故障是由开放手动开关在任何阶段的h桥。在稳态运行逆变器开关是开着的,发生扭曲的价值表示的电流和电压,故障期间在上面的图5所示。创建了开路故障1 msec和清除在1.2毫秒。在这段时间内输出电压降低到20级视频彩票终端和输出电压的水平也减少了如图9所示。 |
| d .特征提取系统 |
| 离散小波变换用于特征提取系统。输出电流信号的时间和频率特征的多级逆变器故障条件提取和故障时间和频率的值被提取的特征的离散小波变换。采集9225电压采集卡将读取的电压水平高达300 rms和当前采集卡DAQ9227将读取到的水平直接从硬件5安培。数据发送到计算机加载excel表,再复制到matlab文件用于特征提取系统。matlab程序用于特征提取系统,使信号的标准差用于分析断裂信号。 |
| 1。提取的特征的多层次逆变器的输出电流在健康状况图10所示。这个正常电压的畸变率为148.58%。 |
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| 2。使用小波包变换提取的时间和频率特性在门脉冲故障图8所示。扭曲的程度比在一个h桥开路故障约为239.86%。在基频标准差值增加10图11中,如下所示。 |
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| 时间和频率特征提取在MATLAB使用垫文件程序命令窗口中找到故障的时间和频率值多级逆变器的输出电流。这是用于分析多级逆变器的故障。 |
| 特性的畸变率计算, |
| % =博士性病(D3) +性病(D4) +性病(D5) /性病(D8) * 100 (9) |
结论 |
| 多层h桥逆变器可用于介质高电压应用和电力系统互联。故障诊断方法在h桥多电平逆变器中实现。考虑该系统的h桥开放的错。手动插销是用来创建多级逆变器的故障。这个故障将会有一个改变的多级逆变器的输出电压和电流。多级逆变器的输出电压和电流信号是使用离散小波变换提取的提出和分析工作。离散小波变换将信号近似和细节,高通和低通滤波器的使用。平均、最大电压和电流信号的标准偏差值已和分析。在未来工作将这些值的神经网络,训练有素的缺陷和相应的选通脉冲改变平衡多级逆变器的输出电压。因此多级逆变器的缺点是使用小波包变换分析。 |
引用 |
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