一种针对多运行模式下电力变换器的滤波故障诊断方法技术

本发明专利技术公开了一种针对多运行模式下电力变换器的滤波故障诊断方法，属于故障诊断技术领域。该方法应用多胞集员滤波的方法包络可行参数集，在系统参数发生变换时，首先通过检测参数可行集与数据样本是否相容判断电力变换器运行模式是否发生变换，若检测到参数可行集与数据样本不相容，进一步通过判断数据样本与电力变换器所有运行模式的一致性以区分系统故障与系统运行模式变换，若系统发生故障，进行模型匹配，确定故障类型，若没有匹配到故障类型，则表示电力变换器发生了新的故障类型，将新的故障类型添加到故障库中。相比于现有的基于全对称多胞体的故障诊断方法，本方法解决了具有多个运行模式的电力变换器运行状态识别与故障诊断问题。别与故障诊断问题。别与故障诊断问题。

【技术实现步骤摘要】
一种针对多运行模式下电力变换器的滤波故障诊断方法


[0001]本专利技术涉及一种针对多运行模式下电力变换器的滤波故障诊断方法，属于故障诊断


技术介绍

[0002]随着电力电子技术的不断发展，电力变换器在越来越多的领域发挥着重要的作用，比如能源、农业等领域。与此同时，电感失效和电容失效是电力变换器常见的故障，容易导致变换器升压或降压失效，因此为保证电力变换器的安全可靠运行，对电力变换器参数进行在线估计和实时故障诊断是非常有必要的。
[0003]电力变换器的工作环境复杂，在工作时容易受到各种噪声干扰的影响，当前大部分基于电力变换器模型的故障诊断方法都是假定噪声和干扰符合一定的概率分布，例如正态分布、泊松分布等，进而实现对电力变换器的故障诊断，然而实际应用中，电力变换器系统中的噪声和干扰的统计特性很难获得，也即实际的噪声和干扰可能并不符合所假定的概率分布，因此这类基于假设的故障诊断方法所得到的结果准确度不高。相比上述基于电力变换器模型的故障诊断方法，基于集员滤波的故障诊断方法只需要噪声满足未知但有界，也即并不要求噪声和干扰满足一定的概率分布，因而其故障诊断准确度有所提高。现有的基于集员滤波的故障诊断方法中较为常用的几种方法有：基于全对称多胞体的集员滤波方法、基于区间的集员滤波方法和基于椭球的方法，其中，基于全对称多胞体的集员滤波方法可以将多胞空间的求解转化为简单的矩阵运算，与基于区间和椭球的方法相比，其计算量小，而且估计结果的保守性小，从而使得故障诊断结果更准确且更快速。
[0004]现有的基于全对称多胞体的故障诊断方法主要针对单一运行模式的电力变换器，通过判断k
‑
1时刻包裹系统参数的全对称多胞体与k时刻系统输入输出数据构成的带状空间的交集是否为空集从而判断系统是否故障。但是目前在某些应用场景下，比如电池的化成生产环节中，为了达到不同的化成效果，即达到不同的升压效果，需要多种运行模式的电力变换器。而对于具有多种运行模式的电力变换器，无论是发生故障还是运行模式发生变换，k
‑
1时刻包裹系统参数的全对称多胞体与k时刻系统输入输出数据构成的带状空间的交集都为空集，因而现有的基于全对称多胞体的故障诊断方法无法区分具有多种运行模式的电力变换器是发生故障还是运行模式发生变换。

技术实现思路

[0005]为了解决目前现有故障诊断方法在对具有多种运行模式的电力变换器进行故障诊断时，无法判断其是发生故障还是运行模式发生变换的问题，本专利技术提供了一种针对多运行模式下电力变换器的滤波故障诊断方法，所述方法包括：
[0006]步骤一：建立电力变换器的回归模型，获取电力变换器的故障库；
[0007]步骤二：设置初始时刻电力变换器待估计参数向量对应的全对称多胞体并
获取分别包裹每一个运行模式下真实的待估计参数向量的全对称多胞体；
[0008]步骤三：采集k时刻的数据{y
k
，Φ
k
}，并根据k
‑
1时刻的全对称多胞体与k时刻的数据{y
k
，Φ
k
}是否相容判断电力变换器运行模式是否发生变换：
[0009]如果相容，则确定k时刻电力变换器的运行模式未发生变换，跳转到步骤四；
[0010]如果不相容，则转到步骤五；
[0011]步骤四：根据步骤一建立的电力变换器回归模型确定k时刻待估计参数的可行参数集的全对称多胞体之后跳转到步骤九；
[0012]步骤五：判断k时刻的数据{y
k
，Φ
k
}与电力变换器所有运行模式的一致性：
[0013]如果k时刻的数据{y
k
，Φ
k
}与电力变换器所有运行模式均不一致，则确定k时刻电力变换器发生故障跳转到步骤七；
[0014]如果k时刻的数据{y
k
，Φ
k
}与电力变换器某一运行模式一致，则确定k时刻电力变换器的运行模式发生变换跳转到步骤六；
[0015]步骤六：对k
‑
1时刻的全对称多胞体进行初始化，获取k时刻待估计参数的可行参数集的全对称多胞体并跳转到步骤九；
[0016]步骤七：初始化全对称多胞体通过模型匹配识别故障类型，并判断所出现的故障是否属于故障库中的已知故障；
[0017]步骤八：如果步骤七判定电力变换器出现新的故障类型，则将所述故障类型添加到故障库中，并跳转到步骤九；
[0018]步骤九：置k＝k+1，更新对应数据信息，跳转到步骤三，直至k＞N，N为预定数据长度；
[0019]循环执行上述步骤三至步骤九，不中断地完成电力变换器的状态识别与故障诊断过程。
[0020]可选的，所述步骤一建立的电力变换器的回归模型为：
[0021][0022]其中，θ
σ(k)
＝[a
σ(k)，1
，a
σ(k)，2
，b
σ(k)，1
，b
σ(k)，2
]T
表示电力变换器第σ(k)个运行模式待估计参数向量，e
k
为系统噪声，|e
k
|≤δ，δ表示已知的系统噪声边界；y
k
表示k时刻的输出数据，即k时刻的输出电压；u
k
表示k时刻的输入数据，即k时刻的输入电压；
[0023]待估计参数a
σ(k)，1
，a
σ(k)，2
，b
σ(k)，1
，b
σ(k)，2
分别为：
[0024][0025][0026][0027][0028]其中，T
s
为采样时间；L、C、R分别为电力变换器等效电路中的电感、电解电容和负载电阻。
[0029]可选的，其特征在于，所述步骤二包括：
[0030]2.1设置初始时刻电力变换器待估计参数向量对应的全对称多胞体Z
0,σ(0)
：
[0031]对于k时刻的电力变换器，其所处的运行模式为σ(k)，定义k时刻的全对称多胞体为：
[0032][0033]其中，p
k，σ(k)
为k时刻待估计参数向量对应的全对称多胞体的中心，为对应的生成矩阵，B为单位区间，即[
‑
1，1]，B
r
为单位区间构成的r维盒空间；
[0034]2.2获取电力变换器分别包裹每一个运行模式下真实的待估计参数向量的全对称多胞体；
[0035]为电力变换器运行在σ(k)模式下的真实的待估计参数向量，定义包裹的全对称多胞体为：
[0036][0037]p
σ(k)
为σ(k)模式下的真实的待估计参数向量的全对称多胞体的中心，为对应的生成矩阵；g
σ(k)，i
为对应的生成器。
[0038]可选的，所述步骤三包括：
[0039]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对多运行模式下电力变换器的滤波故障诊断方法，其特征在于，所述方法包括：步骤一：建立电力变换器的回归模型，获取电力变换器的故障库；步骤二：设置初始时刻电力变换器待估计参数向量对应的全对称多胞体并获取分别包裹每一个运行模式下真实的待估计参数向量的全对称多胞体；步骤三：采集k时刻的数据{y
k
,Φ
k
}，并根据k
‑
1时刻的全对称多胞体与k时刻的数据{y
k
,Φ
k
}是否相容判断电力变换器运行模式是否发生变换：如果相容，则确定k时刻电力变换器的运行模式未发生变换，跳转到步骤四；如果不相容，则转到步骤五；步骤四：根据步骤一建立的电力变换器回归模型确定k时刻待估计参数的可行参数集的全对称多胞体之后跳转到步骤九；步骤五：判断k时刻的数据{y
k
,Φ
k
}与电力变换器所有运行模式的一致性：如果k时刻的数据{y
k
,Φ
k
}与电力变换器所有运行模式均不一致，则确定k时刻电力变换器发生故障跳转到步骤七；如果k时刻的数据{y
k
,Φ
k
}与电力变换器某一运行模式一致，则确定k时刻电力变换器的运行模式发生变换跳转到步骤六；步骤六：对k
‑
1时刻的全对称多胞体进行初始化，获取k时刻待估计参数的可行参数集的全对称多胞体并跳转到步骤九；步骤七：初始化全对称多胞体通过模型匹配识别故障类型，并判断所出现的故障是否属于故障库中的已知故障；步骤八：如果步骤七判定电力变换器出现新的故障类型，则将所述故障类型添加到故障库中，并跳转到步骤九；步骤九：置k＝k+1，更新对应数据信息，跳转到步骤三，直至k>N，N为预定数据长度；循环执行上述步骤三至步骤九，不中断地完成电力变换器的状态识别与故障诊断过程。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤一建立的电力变换器的回归模型为：其中，θ
σ(k)
＝[a
σ(k),1
,a
σ(k),2
,b
σ(k),1
,b
σ(k),2
]
T
表示电力变换器第σ(k)个运行模式待估计参数向量，e
k
为系统噪声，|e
k
|≤δ，δ表示已知的系统噪声边界；y
k
表示k时刻的输出数据，即k时刻的输出电压；u
k
表示k时刻的输入数据，即k时刻的输入电压；待估计参数a
σ(k),1
,a
σ(k),2
,b
σ(k),1
,b
σ(k),2
分别为：
其中，T
s
为采样时间；L、C、R分别为电力变换器等效电路中的电感、电解电容和负载电阻。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤二包括：2.1设置初始时刻电力变换器待估计参数向量对应的全对称多胞体Z
0,σ(0)
：对于k时刻的电力变换器，其所处的运行模式为σ(k)，定义k时刻的全对称多胞体为：其中，p
k,σ(k)
为k时刻待估计参数向量对应的全对称多胞体的中心，为对应的生成矩阵，B为单位区间，即[
‑
1,1]，B
r
为单位区间构成的r维盒空间；2.2获取电力变换器分别包裹每一个运行模式下真实的待估计参数向量的全对称多胞体；为电力变换器运行在σ(k)模式下的真实的待估计参数向量，定义包裹的全对称多...

【专利技术属性】
技术研发人员：王子赟，占雅聪，陈宇乾，王艳，纪志成，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：