一种啸叫故障的诊断装置制造方法及图纸

本申请公开了一种啸叫故障的诊断装置

【技术实现步骤摘要】
一种啸叫故障的诊断装置、电力电子设备及方法


[0001]本申请涉及电力电子
，尤其涉及一种啸叫故障的诊断装置
、
电力电子设备及方法
。

技术介绍

[0002]目前，在电力系统以及电力电子中，电力电子设备的应用越来越广泛，以逆变器为例，在光伏发电场合，风力发电场合，储能场合等均有应用
。
逆变器中除了逆变电路以外，还包括电感
。
但是电感除了使用早期存在噪声以外，在生命周期中也可能出现啸叫故障
。
电感出现啸叫故障表现为产生人耳可听到的中高频的尖锐噪声，严重影响客户的使用感受
。
因此，需要对逆变器的啸叫故障进行检测
。
[0003]现有的逆变器对于电感的噪声管控，主要是对单电感或逆变器整机进行抽检，通常为将逆变器放置入消音室内，使用声学测量用精密传声器对噪声进行采集和分析
。
对于单电感，可以建造小型消音箱，将单电感放入消音箱内，但是单电感的检测难以模拟逆变器运行中的高频开关信号，从而无法激发逆变器正常使用时的潜在故障
。
[0004]另外，对于逆变器整机，建造大型消音室的成本高
、
体积大，显然，现有对于逆变器中电感的啸叫检测成本较高，不便于实施；而且无法实现逆变器在实际运行中检测电感的啸叫
。

技术实现思路

[0005]为了解决以上技术问题，本申请提供一种啸叫故障的诊断装置
、
电力电子设备及方法，能够比较容易实现对电力电子设备中啸叫器件的啸叫故障诊断
。
[0006]本申请提供一种啸叫故障的诊断装置，可以设置于电力电子设备，对电力电子设备中的至少一个啸叫器件进行啸叫检测；例如啸叫器件为电感
。
装置包括：声音信号采集设备和信号处理设备；声音信号采集设备包括以下至少两个麦克风：第一麦克风和第二麦克风；第一麦克风和第二麦克风均位于电力电子设备的内部；第一麦克风和第二麦克风分别获取预设频率范围的第一噪声信号和第二噪声信号；信号处理设备对第一噪声信号和第二噪声信号进行模数转换，分别获得模数转换后的第一数字噪声信号和第二数字噪声信号，根据第一数字噪声信号和第二数字噪声信号获得采样特征；采样特征包括时域特征或频域特征中的至少一种；将采样特征与故障特征库的故障样本特征进行比对，判断啸叫器件是否发生啸叫故障
。
其中，故障样本特征包括时域样本特征或频域样本特征中的至少一种
。
其中采样特征既包括来自第一数字噪声信号的特征又包括来自第二数字噪声信号的特征
。
[0007]不具体限定时域特征或频域特征的比对方式，例如可以做最接近的比对，如果故障特征库中存在与提取的时域特征或频域特征接近的故障样本特征，则说明电感发生啸叫故障
。
故障样本特征的比对，还可以可采用其他的评估模型，例如计算从麦克风提取的时域特征或频域特征与故障样本特征之间的均方距离
(
均方根
rms)
之和，如果均方距离越小，则说明提取的时域特征或频域特征与故障样本特征之间越接近，则选择均方距离最近的故障
样本特征对应的故障类型作为最终的判定结果
。
[0008]本申请不具体限定电力电子设备的类型，例如可以为整流器，直流直流
DCDC
变换器或逆变器，下面以逆变器为例进行介绍
。
[0009]本申请提供的诊断装置，只需要设置麦克风和信号处理设备即可，硬件简单，而且设置于电力电子设备内部，既可以实现电力电子产品下线阶段的检测，也可以在电力电子产品在运行过程中进行啸叫检测
。
[0010]由于电力电子设备中啸叫器件的位置已知，因此可以根据啸叫器件的位置来确定麦克风的设置位置，尽量使麦克风靠近啸叫器件，但是又不能对称轴重合，影响麦克风采样的效果
。
第一麦克风和第二麦克风均位于电力电子设备的
PCB
上；第一麦克风和第二麦克风之间存在第一轴对称线；第一轴对称线的位置根据啸叫器件的位置进行设置
。
[0011]本申请不具体限定啸叫器件的数量，下面分别介绍一个啸叫器件的检测和多个啸叫器件的检测，当包括多个啸叫器件时，可以利用至少两个麦克风来检测啸叫故障，而且可以定位出发生啸叫的啸叫器件
。
[0012]信号处理设备，针对一个啸叫器件的任意一种啸叫故障类型，用于根据第一麦克风预先采集的噪声信号获得第一时域
/
频域特征，第一时域
/
频域特征包括第一时域特征或第一频域特征中的至少一种；根据第二麦克风预先采集的噪声信号获得第二时域
/
频域特征，第二时域
/
频域特征包括第二时域特征或第二频域特征中的至少一种；根据第一时域
/
频域特征和第二时域
/
频域特征获得故障样本特征；不同的啸叫故障类型是指啸叫器件在不同故障频段发生的故障
。
[0013]由于噪声信号检测时，两个麦克风共获得两个噪声信号，即对应的采样特征为两个特征的组合，因此，故障样本特征也是预先两个麦克风采样的组合
。
本申请实施例不具体限定组合的具体方式，例如可以为第一时域特征与第二时域特征的组合，也可以为第一时域特征与第二频域特征的组合，也可以为第一频域特征与第二频域特征的组合，也可以为第一频域特征与第二时域特征的组合，也可以为第一时域特征
、
第一频域特征
、
第二时域特征和第二频域特征的组合
。
即两个麦克风采样的噪声信号对应的任意特征的组合均可以，在此不再一一赘述
。
[0014]信号处理设备将采样特征与故障特征库的故障样本特征进行比对，当采样特征与故障样本特征的相似度位于预设阈值区间时，判断电感啸叫器件发生啸叫故障；信号处理设备，还用于在判断电感啸叫器件发生啸叫故障后，根据故障样本特征对应的啸叫故障类型确定发生啸叫故障的啸叫器件位置；故障样本特征与啸叫故障类型存在映射关系
。
[0015]以上介绍的是电力电子设备包括至少一个啸叫器件的情况，下面介绍电力电子设备包括至少两个啸叫器件的情况
。
[0016]为了保证两个麦克风采集噪声信号的准确性，准确检测出啸叫故障，可以根据已知的啸叫器件的位置来决定两个麦克风的位置，为了达到噪声信号较好的接收效果，在物理布局上，当采取多个麦克风且逆变器包括多个电感时，尽量使麦克风的对称轴与电感的对称轴不重合
。
例如第一麦克风和第二麦克风均位于电力电子设备的
PCB
上，电力电子设备中包括至少两个啸叫器件；至少两个啸叫器件存在第二轴对称线；第一麦克风和第二麦克风存在第一轴对称线；第一轴对称线和第二轴对称线之间存在夹角，或者第一轴对称线和第二轴对称线相互平行且间隔预设距离，即两个对称线不能重合
。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种啸叫故障的诊断装置，其特征在于，应用于电力电子设备，所述电力电子设备包括至少一个啸叫器件；所述装置包括：声音信号采集设备和信号处理设备；所述声音信号采集设备包括以下至少两个麦克风：第一麦克风和第二麦克风；所述第一麦克风和所述第二麦克风均位于所述电力电子设备的内部；所述第一麦克风，用于获取预设频率范围的第一噪声信号；所述第二麦克风，用于获取预设频率范围的第二噪声信号；所述信号处理设备，用于对所述第一噪声信号和所述第二噪声信号进行模数转换，分别获得模数转换后的第一数字噪声信号和第二数字噪声信号，根据所述第一数字噪声信号和所述第二数字噪声信号获得采样特征；所述采样特征包括时域特征或频域特征中的至少一种；将所述采样特征与故障特征库的故障样本特征进行比对，判断所述啸叫器件是否发生啸叫故障
。2.
根据权利要求1所述的诊断装置，其特征在于，所述第一麦克风和所述第二麦克风均位于所述电力电子设备的
PCB
上；所述第一麦克风和所述第二麦克风之间存在第一轴对称线；所述第一轴对称线的位置根据所述啸叫器件的位置进行设置
。3.
根据权利要求2所述的诊断装置，其特征在于，所述信号处理设备，针对所述至少一个啸叫器件的任意一种啸叫故障类型，还用于根据所述第一麦克风预先采集的噪声信号获得第一时域
/
频域特征，所述第一时域
/
频域特征包括第一时域特征或第一频域特征中的至少一种；根据所述第二麦克风预先采集的噪声信号获得第二时域
/
频域特征，所述第二时域
/
频域特征包括第二时域特征或第二频域特征中的至少一种；根据所述第一时域
/
频域特征和所述第二时域
/
频域特征获得所述故障样本特征；不同的啸叫故障类型是指所述啸叫器件在不同故障频段发生的故障
。4.
根据权利要求3所述的诊断装置，其特征在于，所述信号处理设备，具体用于将所述采样特征与故障特征库的故障样本特征进行比对，当所述采样特征与所述故障样本特征的相似度位于预设阈值区间时，判断所述啸叫器件发生啸叫故障；所述信号处理设备，还用于在判断所述啸叫器件发生啸叫故障后，根据所述故障样本特征对应的所述啸叫故障类型确定发生啸叫故障的啸叫器件位置；所述故障样本特征与所述啸叫故障类型存在映射关系
。5.
根据权利要求1所述的诊断装置，其特征在于，所述第一麦克风和所述第二麦克风均位于所述电力电子设备的
PCB
上，所述电力电子设备中包括至少两个啸叫器件；所述至少两个啸叫器件存在第二轴对称线；所述第一麦克风和所述第二麦克风存在第一轴对称线；所述第一轴对称线和所述第二轴对称线之间存在夹角，或者所述第一轴对称线和所述第二轴对称线相互平行且间隔预设距离
。6.
根据权利要求5所述的诊断装置，其特征在于，所述信号处理设备，还用于针对所述至少两个啸叫器件的所有啸叫故障组合，预先根据所述第一麦克风采集的噪声信号获得第一时域
/
频域特征，所述第一时域
/
频域特征包括第一时域特征或第一频域特征中的至少一种；根据所述第二麦克风采集的噪声信号获得第二时域
/
频域特征，所述第二时域
/
频域特征包括第二时域特征或第二频域特征中的至少一种；根据所述第一时域
/
频域特征和所述第二时域
/
频域特征获得所述故障样本特征；不同故障组合是指所述至少两个啸叫器件在
不同故障频段的故障组合
。7.
根据权利要求6所述的诊断装置，其特征在于，所述信号处理设备，具体用于将所述采样特征与故障特征库的故障样本特征进行比对，当所述采样特征与所述故障样本特征的相似度位于预设阈值区间时，判断所述啸叫器件发生啸叫故障；所述信号处理设备，还用于在判断所述啸叫器件发生啸叫故障后，根据所述故障样本特征对应的所述啸叫故障组合确定发生啸叫故障的啸叫器件位置；所述故障样本特征与所述啸叫故障组合存在映射关系
。8.
根据权利要求1‑6任一项所述的诊断装置，其特征在于，所述信号处理设备包括：模数转换电路和控制器；所述模数转换电路，用于对所述第一噪声信号和所述第二噪声信号进行模数转换，分别获得第一数字噪声信号和第二数字噪声信号发送给所述控制器；所述控制器，用于将所述第一数字噪声信号转为第一特征信号，将所述第二数字噪声信号转换为第二特征信号，所述第一特征信号包括时域特征信号或频域特征信号中的至少一种；所述第二特征信号包括时域特征信号或频域特征信号中的至少一种；根据所述第一特征信号和所述第二特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡亦冉，林菲，俞欣琪，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：