基于SE-DSCNN的MMC開關(guān)管故障診斷方法

曾昭瑢，何怡剛

（武漢大學(xué) 電氣與自動(dòng)化學(xué)院，湖北 武漢 430072）

0 引言

模塊化多電平變換器MMC（Modular Multilevel Converter）作為變換器中最具吸引力的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之一，憑借著模塊化、易擴(kuò)展、設(shè)計(jì)靈活、效率高及諧波性能好等優(yōu)點(diǎn)，被應(yīng)用于中壓電機(jī)驅(qū)動(dòng)、高壓直流輸電系統(tǒng)、統(tǒng)一潮流控制器等場(chǎng)景中［1-3］。MMC由多個(gè)級(jí)聯(lián)子模塊SM（Sub-Module）組成，每個(gè)SM 中又包含多個(gè)功率半導(dǎo)體器件。一旦發(fā)生故障，會(huì)產(chǎn)生三相不對(duì)稱、過電流及電壓電流波形畸變等不良影響［4］。因此，對(duì)故障部位進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的診斷具有重要的實(shí)際意義。

MMC 中的開關(guān)管可能會(huì)發(fā)生開路或短路故障，通常短路故障在硬件保護(hù)裝置執(zhí)行隔離操作后會(huì)轉(zhuǎn)化為開路故障［5］，因此MMC 故障診斷研究主要是針對(duì)其開關(guān)管的開路故障。多電平變換器的開路故障診斷方法包括基于模型、基于機(jī)器學(xué)習(xí)的方法等。基于模型的方法需要建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)或物理模型，通過比較測(cè)量的輸出值和模型的估計(jì)值來進(jìn)行故障診斷。文獻(xiàn)［6］借助觀測(cè)器來檢測(cè)和定位開關(guān)管的開路故障，文獻(xiàn)［7］建立SM 分組輸出電壓的預(yù)測(cè)模型以判斷故障類型，這類方法需要設(shè)置故障閾值。如果閾值設(shè)置過小，則可能會(huì)造成故障誤判；如果閾值設(shè)置過大，則很難在特征不明顯的故障早期實(shí)現(xiàn)診斷。此外，該類方法還易受到系統(tǒng)參數(shù)變化的影響，具有一定的局限性。傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)的故障診斷方法通常分為人工特征提取、故障分類兩步。文獻(xiàn)［8］先用主成分分析PCA（Principal Component Analysis）選取輸出電壓經(jīng)快速傅里葉變換FFT（Fast Fourier Transform）后的特征，再利用多分類相關(guān)向量機(jī)mRVM（multiclass Relevance Vector Machine）進(jìn)行故障分類。……