一种拆装便捷式的太阳能设备用自检系统技术方案

本发明专利技术公开了一种拆装便捷式的太阳能设备用自检系统，包括逆变器故障数据模块、第一故障检测诊断模块和第二故障检测诊断模块，所述逆变器故障数据模块与第一故障检测诊断模块、第二故障检测诊断模块电连接，所述逆变器故障数据模块用于利用逆变器仿真模型搭建模拟逆变器发生开路故障，并采集故障状态下的数据段和数据集，所述第一故障检测诊断模块用于通过经验模态分解方法分解采集的故障数据，提取反映逆变器故障的类型、程度和位置的故障特征信息量，进行信号处理后使用分类器算法实现故障诊断，所述第二故障检测诊断模块用于利用多标签分类方法对逆变器中发生故障的IGBT进行定位，本发明专利技术，具有光伏逆变器故障自检测的特点。特点。特点。

【技术实现步骤摘要】
一种拆装便捷式的太阳能设备用自检系统


[0001]本专利技术涉及太阳能光伏逆变器故障检测
，具体为一种拆装便捷式的太阳能设备用自检系统。

技术介绍

[0002]光伏发电作为新能源发电的重要部分，有着资源易获取、低污染和便捷拆卸安装的特点，大力发展光伏发电不仅能提升经济型，还对生态环境的保护有着重大意义，光伏发电系统的运行过程是太阳能电池模块阵列将太阳能转换输出的电能，经过直流汇流箱集中送入直流配电柜，由并网逆变器逆变为交流电，最后集成到能源互联网。
[0003]其中并网逆变器中的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是光伏逆变器的核心组件，其开路故障将影响光伏发电系统的稳定运行，逆变器的故障可以分为两类：IGBT短路故障和IGBT开路故障，IGBT短路因时间短暂可以在电路上直接进行处理，目前已经有相当成熟的解决方法，但当一个或两个IGBT发生开路时，导致其不能正常导通，当电路中一个开关断开的情况下，会出现单管故障，当电路中两个开关断开情况下，会出现两管故障，而两管故障又分三种情况：同一相的两个功率管开路故障，同一半桥的两个功率管开路故障以及交叉的两个功率管开路故障，如果把正常情况归为一类，则IGBT开路故障的类型达到了22种，IGBT开路不仅会影响光伏逆变器的正常运行，而且会降低整个系统的发电效率，现实环境中外界因素也会对光伏逆变器的发电效率造成一定的影响，现有技术在一些条件下无法准确地获取系统中的故障问题，因此，设计光伏逆变器故障自检测的一种拆装便捷式的太阳能设备用自检系统是很有必要的。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种拆装便捷式的太阳能设备用自检系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种拆装便捷式的太阳能设备用自检系统，包括逆变器故障数据模块、第一故障检测诊断模块和第二故障检测诊断模块，所述逆变器故障数据模块与第一故障检测诊断模块、第二故障检测诊断模块电连接；
[0006]所述逆变器故障数据模块用于利用逆变器仿真模型搭建模拟逆变器发生开路故障，并采集故障状态下的数据段和数据集；
[0007]所述第一故障检测诊断模块用于通过经验模态分解方法分解采集的故障数据，提取反映逆变器故障的类型、程度和位置的故障特征信息量，进行信号处理后使用分类器算法实现故障诊断；
[0008]所述第二故障检测诊断模块用于利用多标签分类方法对逆变器中发生故障的IGBT进行定位。
[0009]根据上述技术方案，所述一种拆装便捷式的太阳能设备用自检系统，其特征在于：所述逆变器故障数据模块包括开路故障状态模块、故障数据段采集模块、数据集汇合模块
和电流变化图绘制模块，所述开路故障状态模块与故障数据段采集模块电连接，所述数据集汇合模块与电流变化图绘制模块电连接；
[0010]所述开路故障状态模块用于在逆变器仿真模型中利用开关是否闭合来模拟光伏逆变系统的IGBT开路故障状态；
[0011]所述故障数据段采集模块用于利用传感器以数据段的形式，等时间采样每一种情况下的直流侧电流信号即故障数据；
[0012]所述数据集汇合模块用于将收集的数据段整体汇合成包含所有故障数据的数据集；
[0013]所述电流变化图绘制模块用于利用Scope窗口绘制直流侧的电流变化图。
[0014]根据上述技术方案，所述一种拆装便捷式的太阳能设备用自检系统的逆变器故障数据模块的分析运行方法包括以下步骤：
[0015]步骤A1：搭建光伏逆变器的仿真模型，利用开关是否闭合模拟光伏逆变系统的IGBT开路故障；
[0016]步骤A2：光伏逆变器每个IGBT的位置连接一个开关，形成6个开关，每个IGBT接收调制电路发出的驱动信号；
[0017]步骤A3：利用传感器以数据段的形式，等时间采样每一种情况下的直流侧电流信号，收集所有数据段再整体汇总成数据样本的故障数据集；
[0018]步骤A4：通过Scope窗口绘制直流侧的电流变化图。
[0019]根据上述技术方案，所述步骤A2中逆变器故障发生电路由时钟模块和双工位开关模块组成，时钟模块模拟故障发生的时刻，当仿真运行时间到达设定时刻时，双工位开关变位，IGB驱动电路被阻断，接收不到触发脉冲信号，相当于IGBT开路，从而可模拟出各类开路故障，控制每个IGBT对应的开关，然后再利用传感器以数据段的形式，等时间采样每一种情况下的直流侧电流信号即故障数据，收集所有的数据段，最后整体汇总成故障样本的数据集。
[0020]根据上述技术方案，所述第一故障检测诊断模块包括经验模式分解模块、构建二维特征图模块、特征提取模块和故障检测诊断模块，所述经验模式分解模块与构建二维特征图模块电连接，所述特征提取模块与故障检测诊断模块电连接；
[0021]所述经验模式分解模块用于使用经验模式分解方法对获取的逆变器故障数据进行分解处理；
[0022]所述构建二维特征图模块用于将分解后的数据自适应提取多个内涵模态分量和原始数据序列，以此构成二维特征图；
[0023]所述特征提取模块用于利用卷积神经网络针对分解后的IMF分量包含的原始信号不同时间尺度的局部特征信号进行特征提取；
[0024]所述故障检测诊断模块用于利用经验模式分解与卷积神经网络模型对故障特征数据样本进行故障识别和诊断；
[0025]所述特征提取模块包括底层电流数据输入模块和故障数据分类模块，所述底层电流数据输入模块与故障数据分类模块电连接；
[0026]所述底层电流数据输入模块用于将每一种故障下的电流数据经过经验模式分解处理后作为数据样本输入故障诊断模型，所述故障数据分类模块用于将总的故障数据集分
为训练集和测试集。
[0027]根据上述技术方案，所述一种拆装便捷式的太阳能设备用自检系统的第一故障检测诊断模块运行方法包括以下步骤：
[0028]步骤B1：利用传感器以数据段的形式，等时间采样每一种情况下的直流侧电流信号，作为原始故障分解数据；
[0029]步骤B2：设置IMF的个数，对电流信号进行经验模式分解，得到各开路故障下的IMF分量；
[0030]步骤B3：组合IMF和原始故障数据，获取不同开路故障下的特征向量样本；
[0031]步骤B4；将总的数据集分为训练集和测试集，利用训练故障特征向量样本，训练经验模式分解与卷积神经网络的故障诊断模型；
[0032]步骤B5；把测试故障特征样本输入训练的经验模式分解与卷积神经网络中进行故障识别和诊断，并输出故障诊断结果。
[0033]根据上述技术方案，所述步骤B3进一步包括以下步骤：
[0034]步骤B31：每一种故障下的电流数据经过经验模式分解处理后，会得到多个IMF和一个残差项res，每一种故障数据的序列长度固定；
[0035]步骤B32：对样本数据采用分段分割，根据采样周期和相电流频率，长的一维时间序列数据被分割成若干个等长度的短一维时间序列数据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种拆装便捷式的太阳能设备用自检系统，其特征在于：所述一种拆装便捷式的太阳能设备用自检系统包括逆变器故障数据模块、第一故障检测诊断模块和第二故障检测诊断模块，所述逆变器故障数据模块与第一故障检测诊断模块、第二故障检测诊断模块电连接；所述逆变器故障数据模块用于利用逆变器仿真模型搭建模拟逆变器发生开路故障，并采集故障状态下的数据段和数据集；所述第一故障检测诊断模块用于通过经验模态分解方法分解采集的故障数据，提取反映逆变器故障的类型、程度和位置的故障特征信息量，进行信号处理后使用分类器算法实现故障诊断；所述第二故障检测诊断模块用于利用多标签分类方法对逆变器中发生故障的IGBT进行定位。2.根据权利要求1所述的一种拆装便捷式的太阳能设备用自检系统，其特征在于：所述逆变器故障数据模块包括开路故障状态模块、故障数据段采集模块、数据集汇合模块和电流变化图绘制模块，所述开路故障状态模块与故障数据段采集模块电连接，所述数据集汇合模块与电流变化图绘制模块电连接；所述开路故障状态模块用于在逆变器仿真模型中利用开关是否闭合来模拟光伏逆变系统的IGBT开路故障状态；所述故障数据段采集模块用于利用传感器以数据段的形式，等时间采样每一种情况下的直流侧电流信号即故障数据；所述数据集汇合模块用于将收集的数据段整体汇合成包含所有故障数据的数据集；所述电流变化图绘制模块用于利用Scope窗口绘制直流侧的电流变化图。3.基于权利要求1
‑
2所述的一种拆装便捷式的太阳能设备用自检系统的逆变器故障数据模块的分析运行方法包括以下步骤：步骤A1：搭建光伏逆变器的仿真模型，利用开关是否闭合模拟光伏逆变系统的IGBT开路故障；步骤A2：光伏逆变器每个IGBT的位置连接一个开关，形成6个开关，每个IGBT接收调制电路发出的驱动信号；步骤A3：利用传感器以数据段的形式，等时间采样每一种情况下的直流侧电流信号，收集所有数据段再整体汇总成数据样本的故障数据集；步骤A4：通过Scope窗口绘制直流侧的电流变化图。4.根据权利要求3所述的一种拆装便捷式的太阳能设备用自检系统，其特征在于：所述步骤A2中逆变器故障发生电路由时钟模块和双工位开关模块组成，时钟模块模拟故障发生的时刻，当仿真运行时间到达设定时刻时，双工位开关变位，IGB驱动电路被阻断，接收不到触发脉冲信号，相当于IGBT开路，从而可模拟出各类开路故障，控制每个IGBT对应的开关，然后再利用传感器以数据段的形式，等时间采样每一种情况下的直流侧电流信号即故障数据，收集所有的数据段，最后整体汇总成故障样本的数据集。5.根据权利要求4所述的一种拆装便捷式的太阳能设备用自检系统，其特征在于：所述第一故障检测诊断模块包括经验模式分解模块、构建二维特征图模块、特征提取模块和故障检测诊断模块，所述经验模式分解模块与构建二维特征图模块电连接，所述特征提取模
块与故障检测诊断模块电连接；所述经验模式分解模块用于使用经验模式分解方法对获取的逆变器故障数据进行分解处理；所述构建二维特征图模块用于将分解后的数据自适应提取多个内涵模态分量和原始数据序列，以此构成二维特征图；所述特征提取模块用于利用卷积神经网络针对分解后的IMF分量包含的原始信号不同时间尺度的局部特征信号进行特征提取；所述故障检测诊断模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘隆海，陈少雄，
申请(专利权)人：江苏巨天新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：