牵引逆变器故障诊断及容错控制策略

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1、硕士学位论文ｍａｓｔｅｒｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ＿纖论文题目：牵引逆变器故障诊断及容错控制策略学翻：工術義国内图书分类号：ＴＭ９２１．２密级：公开国际图书分类号：６２１．３西南交通大学研究生学位论文牽弓丨逆变器故障诊断及容错控制策略年级二〇一二级姓名王志远申请学位级别工学硕士专业电气工程指导老师冯晓云教授二〇一五年五月ＣｌａｓｓｉｆｉｅｄＩｎｄｅｘ：ＴＭ９２１．２Ｕ．Ｄ．Ｃ：６２１．３ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｇｙＭａｓｔｅｒＤｅｒｅｅ

2、ＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｇＴＲＡＣＴＩＯＮＩＮＶＥＲＴＥＲＦＡＵＬＴＤＩＡＧＮＯＳＩＳＡＮＤＴＯＬＥＲＡＮＴＣＯＮＴＲＯＬＳＴＲＡＴＥＧＩＥＳＧｒａｄｅ：２０１２Ｃａｎｄｉｄａｔｅ：ＷａｎＺｈｉｕａｎｇｙＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｒｅｅＡｌｉｅｄｆｏｒ：ＭａｓｔｅｒｇｐｐＳｅｃｉａｌｉｔ：ＥｌｅｃｔｒｉｃＥｎｉｎｅｅｒｉｎｐｙｇｇＳｕｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＦｅｎＸｉａｏｉｍｐｇｙＭａｙ，２０１５西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向

3、国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１．保密口，在年解密后适用本授权书；２．不保密０。，使用本授权书“’’（请在以上方框内打＞／）学位论文作者签名：七指导老师签名：５＇曰期：Ｂ期＾西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：１．分析逆变器功率器件ＩＧＢＴ故障后对输出电流的影响，并依据电流波形的变化，通过小波分析首先对三相

4、定子电流滤波，然后结合直流分量变化提取故障波形特征向量，最后通过支持向量机对故障类型迸行分类。２－．依据混合逻辑建模理论，推导建立了逆变器电机混合逻辑动态模型，并依据其模型，分别通过电压残差法和两种电流残差法对逆变器ＩＧＢＴ开路故障进行在线实时诊断，最后分析基于信号处理的小波分析＋支持向量机的离线诊断方法和基于模型的电压残差法、电流残差法三者的优缺点及适用场合３．对比各类容错拓扑优缺点，并在三相四开关容错拓扑下，分析四开关工作原理和五段式ＳＶＰＷＭ控制方式，通过补偿方法解决了中间直流环节不平衡而引起的定子三相电流不平衡问题。４．在半实物仿真平台上

5、，对本文提到的牵引逆变器故障诊断方法和容错控制策略进行了验证一，进步说明了理论的正确性和有效性。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中巳经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均巳在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：曰期：／ＪＴ‘Ｓ西南交通大学硕士研究生学位论文第１页摘要电力牵引传动系统作为高速动车组动力来源，其可靠性对高速动车组安全稳定运行有着至关重要的作

6、用，。因此如何在线监测牵引传动系统运行状态引起人们广泛关注。目前牵引系统中功率器件ＩＧＢＴ属于薄弱环节，实际运行中为保障动车组安全运一行，经常会因为某个ＩＧＢＴ故障而切除整个牵引单元，造成了动力丢失，因此探究电力牵引系统容错运行具有重要的工程意义ＩＧＢＴ故障诊断及三相四开关容。本文以错拓扑为研究对象。具体工作如下：首先分析了ＩＧＢＴ开路故障对输出电流的影响，利用小波变换对故障三相电流滤波并提取特征向量，ｏｒｔＶｅｃｔｏｒＭａｃｈｅ，Ｓ运用支持向量机（ＳｕｐｐｉｎＶＭ）对故障类型分类定一－位，诊断时间为个基波周期。推导基于混合逻辑建模的逆变器电机模型

7、，建立三相？电压观测模型，实现了基于电压残差的在线诊断方法３５，诊断时间为个开关周期；建立Ａ相桥臂Ｔｉ管故障、Ｔ４管故障、和Ｔ４管同时故障三种定子三相电流观测模型，，残差小于阈值，，诊断时间约１／２个基波周期当出现对应故障时输出故障；建立三相电流观测模型，当出现幵关管故障时，根据设定阈值和故障信息表定位故障，将诊断时间缩短至１／８个基波周期，并对比了三种诊断方法的优缺点及适用场合。其次，三，考虑到牵引变流器的质量和空间的局限性相四开关的拓扑结构