基于虚拟仪器的电力电子整流装置的故障诊断系统研究

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1、摘要在众多生产领域中，电力电子设备通常作为电源供应或控制器等关键部件，随着电力电子电路应用的日益广泛，工业生产对其可靠性和可维护性的要求越来越高，需要有可靠准确的故障诊断环节。由于电力电子装置发生故障后，为避免故障扩大，必须快速(数毫秒到数十毫秒内)将主电路停电，这使故障状态下的信息也随之消失，给设备的维修带来极大的难度。因此，对电力电子装置进行动态监视，在线故障诊断具有重要的意义。深入分析了电力电子装置在线监测系统与故障诊断技术的研究现状，提出在虚拟仪器上实现电力电子装置在线监测和故障诊断系统的研究。以电力电子整流装置为例，针对其故障类型和特点，利用频谱分析提取故障特征信号，采

2、用神经网络进行故障诊断。重点研究了多层前馈网络与反向传播学习算法的网络结构以及其训练算法，并进行了仿真实现。该方法能够提高网络的收敛速度，能获得较好的诊断效果。在系统的实现上，利用虚拟仪器技术简化了硬件，通过在PC机配上数据采集模块、信号调理模块等硬件，用软件来完成采集数据的分析处理功能，从而实现对电力电子装置的故障诊断。与传统的仪器相比，虚拟仪器直接以PC机为支撑，充分利用了现代计算机技术强大的数据运算、存储、调用、显示能力以及面向对象的编程方法，显著地提高了故障分析诊断的灵活性，具有工程应用价值。关键词故障诊断，虚拟仪器，电力电子装置，神经网络，BP算法ABSTRACTPow

3、erelectronicequipmentsareusuallyusedascriticalcomponentinpowersupplyandpowercontrollerinmanyProductionfields．Withtheincreasinglywidespreaduseofpowerelectroniccircuits，therearehighlyrequirementsontheirreliabilityandmaintainability,andtheseneedreliableandaccuratefaultdiagnosis．Whenthesystemgoes

4、wrong，protectiondevicewillcutoffpowersourceofmaincircuitquickly(afewtoseveraltenmilliseconds)forpreventingthefaultenlarge，andthiswillalsomakethefaultinformationdisappearedtobringalotofdifficultiesinequipmentmaintenance．Therefore，itisimportanttohavethepowerelectroniccircuitsdynamicallymonitore

5、dforon—linefaultdiagnosis．In—depthanalysisofcurrentresearchstatusofonlinemonitoringandfaultdiagnosissystemforpowerelectronicrectifiercircuit，thisthesispresentsaresearchontheimplementationofonlinemonitoringandfaultdiagnosissystemofpowerelectronicrectifiercircuitbasedonvirtualinstrument．Takethe

6、powerelectronicrectifiercircuitasanexample，thefailurefeaturesignalsareextractedbyfrequencyspectrumanalysisandneuralnetworkisusedinfaultdiagnosissystem．Thisthesisfocusesonthenetworkstructureandtrainingalgorithmofmultilayerfeedforwardnetworkandback—propagationlearningalgorithm．Themethodissimula

7、tedbymatlab．Theresultsofthesimulationshowthatthemethodcouldimprovethenetwork’Sconvergencespeedandgiveexcellentdiagnosiseffect．Fortheimplementationofsystem，virtualinstrumenttechnologyisusedtosimplifyhardware，dataacquisitionmodulesandsignaladju