风力发电逆变器的故障诊断研究

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1、硕士研究生学位论文新疆大学论文题目(中文)：风力发电逆变器的故障诊断研究论文题目(外文)：ResearchonFaultDiagnosisforInverterofWindPowerGenerationSystem研究生姓名：廖俊勃学科、专业：控制科学与工程研究方向：检测技术与自动化装置导师姓名职称：帕孜来·马合木提副教授论文答辩日期2015年5月23日学位授予日期年月日新疆大学硕士学位论文摘要研究课题来自国家自然科学基金项目“风力发电系统并网逆变器智能故障诊断方法研究”（项目编号61364010）。主要针对逆变器中功率开关器件的开路故障进行分析和研究，提取有用信息，选用合适方法

2、来进行深入探讨。本文对风力发电系统中多电平逆变器中的三电平逆变器进行研究分析，并以常用的二极管钳位式三电平逆变器为研究对象，研究功率开关器件在开路状态下的各种故障情形。为了使研究不过于复杂并能准确的诊断故障器件，提出了测量二极管桥臂上两端电压作为故障信息，对其进行分析。其次，利用小波变换和支持向量机结合的方式进行故障诊断。针对在三电平逆变器中故障信号为非线性突变信号，使用小波变换提取故障信号中频率部分的能量值作为故障特征向量。然后采用支持向量机作为故障诊断的方法。为解决其中参数选择的不确定性，引入布谷鸟优化算法来寻求惩罚参数和核函数参数的最优组合，实现对三电平逆变器中多种故障的精

3、确诊断。在Matlab软件中进行仿真分析，并利用本文提出的布谷鸟优化支持向量机方法与BP神经网络、遗传算法优化支持向量机方法、粒子群优化支持向量机方法的诊断效果进行比较：本文的方法具有更短的优化时间，诊断精度更高等特点。最后，在Matlab中建立一个三电平逆变器故障诊断系统的GUI界面，可以直观和快捷的观察和得到故障结果。关键词：三电平逆变器；故障诊断；小波分析；布谷鸟优化算法；支持向量机I新疆大学硕士学位论文AbstractThissubjectcomesfromtheNationalNaturalScienceFoundationofChina"ResearchonIntel

4、ligentfaultdiagnosismethodoftheinverterinwindpowergenerationsystem"(No.61364010).Inthispaper,switchfaultsofpowerswitchdeviceininverterareanalyzedandstudiedbyextractingusefulinformationandselectingpropermethod.Theobjectofthepaperisthecommondiode-clampedthreelevelinverter.Thethree-levelinverter

5、ofthemultilevelinverterisanalyzedinthewindpowergenerationsystembystudyingtheshortcircuitstatesofthepowerswitchdevicesunderallcircumstances.Inordertomakeiteasytodiagnosethefaulteddevicesaccurately,thevoltageonthediodelegischosenasthefaultedinformationandbeinganalyzed.Then,thecombinationofwavel

6、ettransformandsupportvectormachineisusedforfaultdiagnosis.Becausethefaultsignaturesignalisnonlineartransientsignalinthree-levelinverter.Thefaultsignaturevectoristheenergyvalueofthefrequencypartofthefaultsignalwhichisextractedbythewavelettransform.Afterwards,thesupportvectormachinemethodisused

7、forfaultdiagnosis.Toaddresstheuncertaintyofparameters,thecuckoooptimizationalgorithmisintroducedtoseektheoptimalcombinationofthepenaltyparameterandkernelfunctionparameters.Thusitcandiagnosethemulti-faultofthethree-levelinverteraccurately.Thes