電力電子電路故障診斷與預(yù)測技術(shù)分析

李冠華 / 陜鋼集團漢中鋼鐵有限責任公司

電力電子電路故障診斷與預(yù)測技術(shù)分析

李冠華 / 陜鋼集團漢中鋼鐵有限責任公司

現(xiàn)如今隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展以及人民生活水平的提高，電力電子電路的使用也正逐漸變得越來越廣泛，使用的越多的同時，因為各種原因引發(fā)的故障也正越來越多見，因此隨著如今故障診斷技術(shù)的快速發(fā)展，人們也正更加重視與加強有關(guān)于電力電子電路的故障診斷的研究。 同時，由于一些電力電子設(shè)備的集成化較高，其內(nèi)部的各種元件和電路間的關(guān)聯(lián)性和非線性關(guān)系較為復(fù)雜，因此帶來整個電力電子電路的故障診斷的精確度較低，因此本文將結(jié)合實際經(jīng)驗，對于電力電子電路的故障診斷以及有效的預(yù)測技術(shù)進行分析與探討，希望能給以后的工作帶來一定的借鑒意義。

電力電子電路；故障診斷；預(yù)測技術(shù)

引言

隨著電力電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，電路發(fā)生故障的原因也正越來越多，更重要的是故障發(fā)生的原因也不是那么單一，因此加強對于各種復(fù)雜故障的診斷技術(shù)的研究迫在眉睫。現(xiàn)階段診斷電路故障的主要方法包括：基于故障頻率診斷算法的診斷方法、基于K故障診斷算法的診斷方法和基于故障字典算法的診斷方法等。然而并不是所有電力電子電路依靠上述方法都可以診斷出故障，科技的發(fā)展使得一些較為復(fù)雜的電子設(shè)備的集成化以及智能化程度非常高，加上企業(yè)在工作中更加傾向于使用這一類的電子設(shè)備，因此這些設(shè)備的故障的發(fā)生具有偶然性的特點，此外這些故障一旦發(fā)生還具有危害性很大的特點，因此對這些復(fù)雜設(shè)備的內(nèi)部相關(guān)器件進行精準的故障預(yù)測，并據(jù)此來采取有效的解決措施，能夠起到避免危害事故發(fā)生的嚴重后果。

1.電力電子電路的簡單介紹

1.1 電力電子電路的特點

電力電子電路是隨著科技的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型電路，其與傳統(tǒng)的數(shù)字電路以及模擬電路有著很多方面的不同點。其中最主要的便是能夠在極短的時間內(nèi)引起設(shè)備的損壞，一般在10微秒內(nèi)，這引發(fā)故障的驚人速度，正是由于其內(nèi)部的器件承載量過小所造成的，因正因如此一些故障很難在發(fā)生前捕捉到即將發(fā)生故障的端倪。電力電子電路的故障發(fā)生可以說具有緊急性突發(fā)性，因此采用根據(jù)設(shè)備輸出的波形來對故障的發(fā)生與否進行判斷傳統(tǒng)，這一類傳統(tǒng)的故障診斷方法對于電力電子電路的故障診斷是很難奏效的。

1.2 電力電子電路的故障技術(shù)

就上述分析看來，有關(guān)電力電子電路的故障診斷方法急需創(chuàng)新與研究，因此關(guān)于粒子群優(yōu)化算法的診斷方法就是在此背景之下被研究出來。正是這種方法，進行優(yōu)化過后，能夠?qū)λ须x子進行迭代運算，這種優(yōu)點可以使得故障發(fā)生的診斷更為精確以及及時。并且基于多次實驗的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在實踐中將這種方法運用在電力電子電路故障的診斷中，能夠及時可靠地診斷出電力電子電路發(fā)生的原因，進而能夠減少危險事故發(fā)生的概率，降低財產(chǎn)損失。

1.3 電力電子電路運行時的特點

隨著電力電子電路的設(shè)備在人們的生活中越來越廣泛地得到使用，其內(nèi)部許多器件便會因為使用的原因遭到損壞，帶來了整個設(shè)備的故障，也會給用戶造成一定的經(jīng)濟損失。因此人們對于有關(guān)電力電子電路的設(shè)備在運行時是否可靠以及安全的關(guān)注度正越來越加深。根據(jù)上文的論述分析來看，此類設(shè)備出現(xiàn)故障具有突發(fā)型的特點，一般在極短的10微秒內(nèi)就可以引起故障的發(fā)生，針對此項棘手的問題，一些應(yīng)用專家提出了對發(fā)電機勵磁體系的晶閘管整流電路舉行妨礙診斷的觀點，然而這一方案也有著局限性，其只能針對不帶反電動勢的整流電路來進行適用，當應(yīng)用于龐大電路時，信號引出線會較多，從而帶來另外的不必要的麻煩。因此需要在此基礎(chǔ)上研究出更為可靠，使用更為普遍的電力電子電路妨礙診斷方案很有必要。同時，因為電力電子器件的過載本領(lǐng)小，因此其遭受破壞的幾率更大，更重要的是破壞速度極快使得專家難以制定出一套科學(xué)有效的故障診斷但是這種要領(lǐng)必須同時監(jiān)測每一個晶閘管元件的端電壓，妨礙產(chǎn)生前征兆較難捕捉，也大概造成對主電路的滋擾，有人議決從輸出端引出信號來辨認整流元件的開路妨礙。這里面以電力電子器件的開路和短路最為常見，不實用于逆變電路，所以說，上述方式還是比較科學(xué)的。在實際生活的運用中，對于電力電子電路的故障診斷可能會伴隨著出現(xiàn)許多方面的影響，因此對于其故障診斷的技術(shù)研究需要加強有關(guān)科學(xué)高效這一方面。

2.故障診斷實驗

2.1 主電路故障診斷采用用晶閘管三相橋式變流器

晶閘管三相橋式選變流器，是基于參考模型這一特點來進行工作的。診斷其故障函數(shù)采取的方法便是實際系統(tǒng)與參考模型的對應(yīng)輸出的特征量之差，其中的特征量指的則是主要輸出電壓。

2.2 建立晶閘管三相橋式的變流器主電路模型

運用此類模型來對電路故障進行診斷，故障大致可以被分為以下五類：（1）如果檢測出實驗晶閘管并沒有發(fā)生故障，則表明電路此時是可以正常運行的；（2）如果檢測出同一半橋中的兩只晶閘管發(fā)生故障，則表明電路中共有6個故障元存在；（3）如果檢測出同一橋臂上的上下兩只晶閘管發(fā)生故障，則表明電路中共有3個故障元存在；（4）如果檢測出其中一只實驗晶閘管發(fā)生故障，這表明除此之外還有6個故障元同時存在著； (5）如果檢測出的是不同橋臂上的上下兩只晶閘管出現(xiàn)故障，那么表明電路中共有6個故障元存在。

3.電力電子電路故障預(yù)測技術(shù)

電力電子電路的使用越來越廣泛的同時，也帶來了許多問題。一旦電路出現(xiàn)故障便會導(dǎo)致整個設(shè)備的癱瘓，進而造成難以估算的經(jīng)濟損失。同時某些集成化程度較高的電力電子電路的故障難以及時診斷，這就需要提前對其進行預(yù)測，根據(jù)預(yù)測結(jié)果采取相應(yīng)的解決措施。對其進行預(yù)測，可以避免危害事故的發(fā)生，同時也可以給維修人員帶來便利，縮短其檢修的時間，最重要的是能夠提高設(shè)備的使用壽命，給整個電子電力電路行業(yè)帶來非常好的影響。

3.1 電力電子電路故障預(yù)測關(guān)鍵

對于電子電力電路的故障預(yù)測，不能夠單單只觀察其線性工作狀態(tài)，而是需要結(jié)合其整個工作系統(tǒng)在過去以及未來的各個不同的時間點的具體工作情況來進行分析。需要注意的關(guān)鍵包括以下幾點：首先需要進行的是確定在故障的特征參數(shù)，特征參數(shù)能夠反映不同的設(shè)備的故障的健康狀態(tài)標準，因此對于不同的電子設(shè)備選取相應(yīng)的特征參數(shù)是至關(guān)重要的。其次也需要對設(shè)備的失效機理進行分析與研究，這樣才能夠建立一個精準有效的故障模型。最后但尤為重要的是對預(yù)測算法進行分析對比以及研究，預(yù)測算法之所以重要是因為其是對設(shè)備的健康狀態(tài)進行預(yù)測分析的前提條件，一個何時精準的預(yù)測算法對于故障的診斷也是不可或缺的。

4.結(jié)束語

隨著科技的發(fā)展以及電子技術(shù)的提高，電力電子電路已經(jīng)迅速崛起，并且被廣泛應(yīng)用于人們生活的各個領(lǐng)域。其功能越來越完善的同時帶來的故障也就越來越多，電子設(shè)備的故障會帶來許多安全問題以及不可避免的財產(chǎn)損失。因此為了保證電力電子電路的設(shè)備的穩(wěn)定運行以及正常工作，給人類的生活帶來便利，對于電力電子電路的設(shè)備的故障進行診斷以及對難以診斷的部分進行預(yù)測顯得尤為重要。本文主要電力電子電路運行的特點出發(fā)，根據(jù)不同的設(shè)備來進行分析具體的故障診斷方法，診斷技術(shù)的要求為精準及時科學(xué)，并且針對一些集成度較高的電子設(shè)備如何進行預(yù)測的技術(shù)進行了分析，預(yù)測的關(guān)鍵點需要嚴格遵守，缺一不可。只有遵循上述故障診斷以及預(yù)測技術(shù)，才能進一步推動我國電力電子電路相關(guān)事業(yè)的發(fā)展。

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