The invention discloses a three level inverter fault diagnosis method of empirical mode decomposition and decision tree based on RVM, aiming at the problem of fault diagnosis of three level inverter of photovoltaic power generation system of the diode neutral point clamped, the first analysis of the operation of the inverter circuit and the fault classification, and then to the three leg voltage,, as the measurement signals, each signal component extraction using empirical mode decomposition method, then calculate the corresponding energy and energy entropy and other parameters, and then use the PSO clustering algorithm decision tree RVM classification model, finally realized the fault diagnosis model of photovoltaic diode neutral point clamped three level inverter. The utility model has the advantages that the parameters are not needed, the number of classification models is small, the operation efficiency is high, the diagnosis precision is high, and the robustness is strong.
【技术实现步骤摘要】
一种基于经验模态分解和决策树RVM的三电平逆变器故障诊断方法
本专利技术涉及电力电子装置故障诊断领域,尤其是一种基于经验模态分解和决策树RVM的二极管中点箝位式三电平逆变器故障诊断方法。
技术介绍
随着光伏发电技术的进步和光伏发电并网运行规模的增大,光伏发电系统的优化、改善和运行成本等问题严重制约了光伏发电产业的发展。其中,光伏逆变器虽然成本不高,但由于逆变电路所用的电力电子器件本身具有脆弱性、逆变器电路控制复杂、通断控制频繁、外部环境较恶劣等原因,逆变器一直是整个系统中易发生故障的薄弱环节,其易出现过压、过流、功率管短路和开路等故障,而这些情况都严重关系到整个光伏发电系统的安全运行。为了防止因故障造成更严重的事故,及时检测故障设备,确定设备发生故障的原因和位置,不仅有利于降低经济损失,也有利于维护人员工作的开展。同时,可以实现光伏发电系统稳定、高效、安全地运行,对促进我国光伏发电的规模化发展具有及其重要的意义。随着不同类型和结构的逆变器在光伏发电系统的逐渐应用,其工作的可靠性、稳定性、可维护性显得愈发重要。据资料显示,在所有并网逆变器故障中,38%来自逆变器主电路中功率管损坏。常见的逆变器故障主要有短路故障和开路故障,短路故障通常由硬件电路在微秒级的时间内进行保护处理;而短路故障,大多数不会立即导致系统停机,但会引起其他器件的二次故障,最终导致系统无法工作。当逆变器发生故障时,电路中的电压、电流等物理量相对于正常状态会发生变化,所以可以根据检测信号的不同,将逆变器功率管开路故障诊断方法分为两种:电流和电压故障诊断法。采用电流的故障诊断方法不需要额外的传感 ...
【技术保护点】
本专利技术的目的是提供一种基于经验模态分解和决策树RVM的二极管中点箝位式三电平逆变器故障诊断方法;一种基于经验模态分解和决策树RVM的二极管中点箝位式三电平逆变器故障诊断方法,其特征包括:构建二极管中点箝位式三电平逆变电路模型并进行故障分类;提取三电平逆变电路开路故障特征向量;构建三电平逆变器故障诊断决策树;构建相关向量机故障分类决策树模型,最终实现光伏二极管中点箝位式三电平逆变器的故障诊断;第一步:建立光伏二极管中点箝位式三电平逆变器电路的模型并进行故障分类;三电平逆变器主电路由三相桥臂构成,共有两个钳位电容、十二个主开关管、十二续流二极管和六个中点钳位二极管;三电平逆变器电路有两个显著特点:由多个电平合成的输出电压波形,与传统的两电平相比,谐波含量大大减少,改善输出电压输出波形;开关管的电压额定值为直流母线上电压的一半,使低压开关管可以应用于高压变换器中;由于光伏二极管中点箝位式三电平逆变器电路的三相是对称的,因此以A相为例,其他相类似;主要讨论三电平逆变电路故障的开路故障,包括IGBT开路、串联熔断器熔断和触发脉冲丢失故障,同时还考虑中点钳位二极管开路的情况,故障分类如下,共四 ...
【技术特征摘要】
1.本发明的目的是提供一种基于经验模态分解和决策树RVM的二极管中点箝位式三电平逆变器故障诊断方法;一种基于经验模态分解和决策树RVM的二极管中点箝位式三电平逆变器故障诊断方法,其特征包括:构建二极管中点箝位式三电平逆变电路模型并进行故障分类;提取三电平逆变电路开路故障特征向量;构建三电平逆变器故障诊断决策树;构建相关向量机故障分类决策树模型,最终实现光伏二极管中点箝位式三电平逆变器的故障诊断;第一步:建立光伏二极管中点箝位式三电平逆变器电路的模型并进行故障分类;三电平逆变器主电路由三相桥臂构成,共有两个钳位电容、十二个主开关管、十二续流二极管和六个中点钳位二极管;三电平逆变器电路有两个显著特点:由多个电平合成的输出电压波形,与传统的两电平相比,谐波含量大大减少,改善输出电压输出波形;开关管的电压额定值为直流母线上电压的一半,使低压开关管可以应用于高压变换器中;由于光伏二极管中点箝位式三电平逆变器电路的三相是对称的,因此以A相为例,其他相类似;主要讨论三电平逆变电路故障的开路故障,包括IGBT开路、串联熔断器熔断和触发脉冲丢失故障,同时还考虑中点钳位二极管开路的情况,故障分类如下,共四大类十三小类;1)系统无故障,共一小类;2)单个钳位二极管开路,共两小类;3)单个功率器件开路,即在四个功率管中任意一个开路,共四小类;4)两个器件开路,存在两种情况:一是开路的两个功率管不在同一桥臂,这种情况可以归结为不同桥臂上的单个器件故障,可以参考第三种单个功率器件开路的故障分类;二是故障的两个开关管在同一桥臂,即四个功率管中任意两个功率管开路的情况,共六小类;第二步:提取三电平逆变电路开路故障特征向量;在信号的分析过程中,时间尺度和随时间尺度分布的能量是信号的两个最主要参数;当逆变电路功率管开路时,其电压信号与正常系统的电压信号相比,相同频带内信号的能量会有较大差别;在信号各个频率成分的能量中包含着丰富的故障信息,某种或几种频率成分能量的改变即代表了一种故障,因此可以根据各频带能量的变化进行故障分析;对采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)和中性点电位控制的二极管中点箝位式三电平逆变器主电路进行建模,建模后对各种故障发生时的桥臂电压进行EMD分解,选取前n个IMF分量和残留量,再计算各个IMF分量和残留量的能量;设各个分量的能量Ei式中,ci,k(i=1,2,…,n+1;k=1,2,…,J)为前n个IM...
【专利技术属性】
技术研发人员:陶洪峰,周超超,童亚军,刘艳,沈建强,
申请(专利权)人:江南大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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