【摘 要】本文筆者結(jié)合以往工作經(jīng)驗，首先對電力電子系統(tǒng)做了概述，進而分析了其實際研究現(xiàn)狀，并在此基礎上探討研究了主要的電力電子系統(tǒng)故障診斷方法，以期為以后的實際工作起到一定的借鑒意義。

【關鍵詞】電力電子；系統(tǒng)故障；診斷

1、電力電子系統(tǒng)概述

1.1、基本特點

與一般的數(shù)字電路、模擬電路不一樣的是，電力電子系統(tǒng)的器件過載能力比較小，所以設備損壞的速度很快，損壞的時間在10微秒之內(nèi)，因此在故障發(fā)生前很難捕獲到征兆。傳統(tǒng)的判斷故障的方法是，依靠設備輸出的波形來判斷緩變的故障，但是這種方式對于電力電子系統(tǒng)中快速的突變性故障是很難操作的。

1.2、診斷故障

由于上述方法有缺陷，所以一中關于粒子群優(yōu)化算法的電力電子系統(tǒng)故障診斷方法被提出了。利用這種優(yōu)化后的方法，迭代運算所有離子，通過這種方式可以較為準確的進行診斷。通過進行多次實驗之后我們能夠看出，我們可以把這種方法運用在電力電子系統(tǒng)故障的診斷中，可以較為準確的得到所需要的信息，效果十分理想。

1.3、在運行中的可靠性

人們對于電力電子系統(tǒng)在運行中的可靠性越來越重視了，不過在實際中計劃的不是很好，伴隨著電力電子裝置在實際生活中開始大面積使用，電力電子裝置的妨礙通常體現(xiàn)為電力電子器件的破壞，然而。妨礙信息僅存在于產(chǎn)生妨礙到停電之前的數(shù)十毫秒以內(nèi)，此外，一些應用專家體系對發(fā)電機勵磁體系的晶閘管整流電路舉行妨礙診斷，對付龐大電路其信號引出線會太多，但它只實用于不帶反電動勢的整流電路，怎樣計劃合理的電力電子系統(tǒng)妨礙診斷方案，要以非侵人性聯(lián)接要領。電力電子系統(tǒng)的功率已達數(shù)千千瓦，這也是由于電力電子器件的過載本領小。近年來國內(nèi)外有關研究人員針對電力電子系統(tǒng)的妨礙診斷問題做了許多有效的事情，破壞速度快，但是這種要領必須同時監(jiān)測每一個晶閘管元件的端電壓，妨礙產(chǎn)生前征兆較難捕捉，也大概造成對主電路的滋擾，有人議決從輸出端引出信號來辨認整流元件的開路妨礙。這里面以電力電子器件的開路和短路最為常見，不實用于逆變電路，所以說，上述方式還是比較科學的。在實際生活的運用中，會出現(xiàn)很多方面的影響，就會出現(xiàn)對電力電子系統(tǒng)的妨礙，如何運用更加成熟、簡便的技術來對其進行檢測是一個必須要加強研究的話題。

2、電力電子系統(tǒng)故障診斷研究現(xiàn)狀

由于電力電子系統(tǒng)的故障發(fā)生有其自身的特點，所以其障診斷模式與模擬電路、數(shù)字電路的故障診斷有所不同。由于電力電子器件具有過載能力小的特點，所以其器件損壞速度較快，故障信息僅存在時間也很短，這就需要進行實時監(jiān)控，故障發(fā)生時要求在線診斷，另外電力電子系統(tǒng)的功率很大，一般電路診斷中采用的傳統(tǒng)的診斷方法不再適用。目前，常見的電力電子系統(tǒng)故障診斷技術包括兩方面的內(nèi)容：檢測電路故障的信息：利用檢測設備和檢測技術，檢測并獲取電路發(fā)生故障時的信息，利用所獲得的信息進行推理分析；診斷電路故障發(fā)生部位：根據(jù)系統(tǒng)提供的故障信息，綜合運用故障診斷方法，對故障信息進行綜合分析，推斷故障可能發(fā)生的原因及部位，從而對故障發(fā)生部位進行定位。

3、電力電子系統(tǒng)主要故障診斷方法

3.1、譜分析檢測方法

在電力電子系統(tǒng)的故障檢測中，最重要的環(huán)節(jié)便是提取故障的特征。在這些方法中，譜分析是常用的信號處理方式。日常所就按測到的信號中包括噪音，這就使故障信號形成時受到了相應的干擾，不能夠準確的反映出故障的特征。電力電子電路系統(tǒng)中所包含的故障信息具有一定的周期性，可以利用傅里葉變換等計算公式進行相應的轉(zhuǎn)變，把故障波形變化到頻域。這樣，就能夠突出故障的特征，分析其特點，進行準確的診斷。除此之外，也可以利用沃爾什變化將函數(shù)進行分解，并將其過濾成數(shù)字信號，再進行相應的處理統(tǒng)計。該種方法，可以直接利用觀測所得的資料進行分析，并通過運算改變一些濾波器的參數(shù)，使它能夠適應濾波器的性能，并且自動跟蹤信號的特性變化。這種方法不但可以根據(jù)實際的情況抵消噪音，增強譜線，也提高了診斷的準確性。

3.2、參數(shù)模型的應用

參數(shù)模型的建立以大量的數(shù)據(jù)為基礎，在測量中，以較少的的測量點估計電力電路系統(tǒng)的狀態(tài)與參數(shù)，并判斷各狀態(tài)變量和系統(tǒng)參量的變化范圍。濾波器將部件2執(zhí)行機構(gòu)和傳感器的故障輸出方向固定在特定的方向或平面上。與此同時，再通過檢測系統(tǒng)進行相應的監(jiān)測，通過狀態(tài)變化分析其系統(tǒng)參數(shù)變化，進而對故障進行診斷。在狀態(tài)估計過程中，需要借助觀測器或是濾波器進行輸出重構(gòu)，并取得其輸出的估計值，它會與實際的估計值產(chǎn)生一些差值。這個差值可以有效的反應系統(tǒng)內(nèi)部信息的變化，再通過最小二乘法進行計算，能夠準確快速的進行故障診斷。

3.3、故障樹診斷法

故障樹診斷法的診斷原理是利用電子系統(tǒng)來將系統(tǒng)中最有可能存在的故障進行分析，從而羅列出相應的邏輯圖，這種邏輯圖被稱為故障樹。而邏輯圖與故障之間有著特定的聯(lián)系，在系統(tǒng)發(fā)生故障時，從邏輯圖的頂層開始，逐層查找導致這一故障發(fā)生的原由，依此類推，直至查到故障點。所以障樹診斷方法具有實用、通用、觀察靈活的優(yōu)點，也同時也有建樹工作量大、容易出錯的缺點，由此可見，故障樹診斷法診斷故障的范圍較小。

3.4、神經(jīng)網(wǎng)絡的應用

神經(jīng)網(wǎng)絡的自學習和自歸納可以將故障信號和故障分類聯(lián)系起來，進行相應的故障診斷。神經(jīng)網(wǎng)絡由輸入層2中間層和輸出層組成，它是單向傳播的多層網(wǎng)絡系統(tǒng)。其中，中間層包括許多層，每一層都接受前一層神經(jīng)元的輸出，但是，這種傳遞過程中沒有反饋調(diào)節(jié)機制，不能夠進行雙向調(diào)節(jié)。這種方法在使用時會出現(xiàn)實際輸出與期望輸出的差值，通過這個差值進行相應的神經(jīng)網(wǎng)絡調(diào)節(jié)，減少這種方法所出現(xiàn)的誤差。當電力電子電路系統(tǒng)發(fā)生故障時，神經(jīng)網(wǎng)絡可以建立出故障波形和故障原因的關系，再把這種關系通過電流或電壓的波形變化反映出來，進而進行分析與診斷。

3.5、小波變換的檢測方法

當電力電子電路系統(tǒng)發(fā)生故障時，每一種突變信號都對應著相應的故障，分析這些故障所產(chǎn)生的各種波形2信號帶，不但可以判斷系統(tǒng)各器件的工作狀態(tài)，也是一種高效地故障檢測方法。一般情況下，正常運行的電路系統(tǒng)的信號是平穩(wěn)的，而發(fā)生故障的電路系統(tǒng)的信號會出現(xiàn)一定的變動性，小波變換法可以對這些具有一定變化的非平穩(wěn)信號進行局部分析，快速2準確2有效地識別出故障信號，為我國的電力電子電路系統(tǒng)的診斷提供了有力手段。

3.6、模式識別檢測方法

通過分析測定出大量的信息，再通過模式識別的方法從中抽取反應故障特征的信息，并根據(jù)這些信息的屬性，所反映的不同情況對故障進行分類。模式識別不需要事先建立模型，而是根據(jù)樣本的數(shù)學特征進行相應的分析。這種方法對于數(shù)學模型復雜，不易求解的問題有很大的意義。同時，這種方法在工業(yè)系統(tǒng)中有廣泛的應用，研究人員可也根據(jù)實際情況設計出相應的特征提取器，減少工作量。

3.7、人工智能法

人工智能診斷方法主要包括專家系統(tǒng)診斷法、模式識別診斷法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡診斷等方法。模式識別故障診斷的過程有一個前提，就是首先對系統(tǒng)可能發(fā)生的故障模式進行分類，這樣診斷過程就是把系統(tǒng)的現(xiàn)有工作狀態(tài)歸入哪一類故障模式的問題。模式識別診斷法分兩步完成，第一步完成故障特征的提取，根據(jù)故障特征的屬性不同進行分類；第二步是故障診斷，根據(jù)已提取的特征，通過已建立的數(shù)學模型對故障進行實時診斷。專家系統(tǒng)診斷法是借助計算機等設備模擬專家的實踐經(jīng)驗，以實現(xiàn)故障診斷。一個專家診斷系統(tǒng)是通過實時監(jiān)測采集數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行處理然后傳送到診斷中心，由專家診斷系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)分析，完成診斷，然后將最終結(jié)果反饋回用戶。通過對以上幾種診斷方法的介紹我們可以看出，對電力電子故障診斷的研究是一項新的研究領域，并且有著獨特的專業(yè)性，在經(jīng)過長期的發(fā)展后，有了豐富的經(jīng)驗，并且取得了一定的成果，能夠為電力電子系統(tǒng)的維護起到重要的促進作用，但是還有很多內(nèi)容還需要我進一步的去研究和探討。

總言之，在電力電子技術應用普及的前提下，電力電子設備故障問題也成了人們重點關注的內(nèi)容，由于其有著獨特的專業(yè)性，故障診斷和維修需要專業(yè)的人員才能夠進行，如果不及時進行診斷維修，也將會導致整個電力電子系統(tǒng)的癱瘓，嚴重時還會出現(xiàn)嚴重的人員傷亡事故，因此，對電力電子系統(tǒng)故障的診斷也有著非常重要的意義，必須得到我們的重視發(fā)展。

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