[实用新型]一种级联三电平逆变器的故障诊断装置

说明书

一种级联三电平逆变器的故障诊断装置，包括核心控制器与处理器、电流传感器、AD采样板和显示屏，电流传感器采集级联三电平逆变器中任一个三电平逆变器模块的直流侧电流并由AD采样板转换为数字信号后传送至核心控制器与处理器；核心控制器与处理器将其输入端信号进行快速傅立叶变换并提取故障特征量；核心控制器与处理器基于神经网络进行故障诊断，在训练神经网络时将核心控制器与处理器的输入端信号提取的故障特征量作为神经网络的训练样本；利用训练好的神经网络根据核心控制器与处理器的输入端信号提取的故障特征量诊断级联三电平逆变器的故障类型并由显示屏显示出来。本实用新型成本低体积小，应用范围广，灵活性高，稳定度好。

技术领域

本实用新型属于电力故障诊断领域，涉及一种级联三电平逆变器的故障诊断装置。

背景技术

随着电力电子技术的发展，电力电子变换器被广泛应用于大功率场合，为了适应大功率场合的高压、大电流，多电平变换器技术应运而生。级联三电平逆变器是多电平电路拓扑结构的一种，其由于具有模块化、易拓展的优点，被广泛应用于光伏并网系统和贯通式牵引供电系统等领域。但多电平电路使用了数量较多的开关器件，任何一个器件故障都有可能导致整个电路停止工作，导致变换器可靠性降低，造成不可估量的经济损失，甚至造成灾难性事故。一般地，功率变换器的故障可分为开关管的开路故障和短路故障。短路故障存在的时间极短，可在硬件电路上进行处理，也可以将快速熔丝植入电路中，将短路故障转化为开路故障，利用开路故障诊断方法加以处理。因此，有必要研究级联逆变器的开路故障诊断技术，达到减少维护成本，减少意外停机的时间，提高系统运行可靠性的目的。

针对逆变器的故障诊断国内外已经有一些研究基础。主要分为两种：一种是对电路进行建模，分析总结故障特征，直接利用硬件电路实现故障诊断；另一种是额外增加所需要的传感器提取输出侧电压或者电流对其进行数学处理后作为故障特征量，再利用贝叶斯网络、支持向量机等方法来实现故障诊断。但是针对级联三电平逆变器，若仍采用普通逆变器的故障诊断方法，由于其模块数量大，开关状态多电路复杂，电路建模困难，使得故障诊断难度较大，成本较高。而且通常需要提取级联逆变器中每个级联模块的桥臂电压，每个模块需要两个电压传感器，额外增加太多传感器不仅增加系统的成本，也增加了系统本身的不可靠性。因此，针对级联逆变器，亟需研究一种低硬件成本、高诊断效率的故障诊断方法。

实用新型内容

针对上述传统诊断方法提取输出侧信息进行数学处理得到故障特征量存在的传感器数量需求高、系统成本高、诊断难度大和可靠性不高的问题，本实用新型提出一种级联三电平逆变器的故障诊断装置，只需要在输入侧设置一个电流传感器，且可以将故障定位到具体模块中的具体开关器件并通过显示屏实时显示故障状态，减小了系统硬件成本，提高了系统可靠性。

本实用新型采用的技术方案是：

一种级联三电平逆变器的故障诊断装置，所述级联三电平逆变器包括M个三电平逆变器模块，每个所述三电平逆变器模块包括N个开关管，N和M均为正整数；

所述故障诊断装置包括核心控制器与处理器、电流传感器、AD采样板和显示屏，

所述电流传感器的输入端连接所述级联三电平逆变器的M个三电平逆变器模块中任意一个三电平逆变器模块的直流侧，用于采集该三电平逆变器模块的直流侧电流；

所述AD采样板的输入端连接所述电流传感器的输出端，用于将所述电流传感器采集的模拟信号转换为数字信号后传送至所述核心控制器与处理器的输入端；

所述核心控制器与处理器将其输入端信号进行快速傅立叶变换并提取故障特征量；所述核心控制器与处理器基于神经网络进行故障诊断，在训练神经网络时将所述核心控制器与处理器的输入端信号提取的故障特征量作为神经网络的训练样本；训练好神经网络之后，训练好的神经网络根据所述核心控制器与处理器的输入端信号提取的故障特征量诊断所述级联三电平逆变器的故障类型；