[发明专利]一种UPS系统中三相电压源型逆变器的故障诊断方法

说明书

本发明公开了一种UPS系统中三相电压源型逆变器的故障诊断方法，所述方法包括通过对开关管的触发信号进行控制，模拟出UPS系统中三相电压源型逆变器单个、两个开关管开路故障状态，采集各种故障状态下的三相输出电流数据；对各种故障状态下的三相电流数据进行预处理，并进行数据重构得到融合后的一维特征向量，建立故障样本数据集；将一维征向量输入到一维卷积神经网络进行模型训练，进行故障诊断。本发明针对UPS系统中三相电压源型逆变器开关管的单管、两管开路故障提出了一种高效率、高准确率的故障诊断方法。

技术领域

本发明涉及电力变换器故障诊断技术领域，具体涉及一种UPS系统中三相电压源型逆变器的故障诊断方法。

背景技术

UPS(Uninterruptible Power Supply)，即不间断电源系统，就是当停电时能够接替市电持续供应电力的设备，其的动力来自电池组。由于电子元器件反应速度快，停电的瞬间UPS系统能在4～8ms内或无中断时间下继续供应电力。UPS系统由整流器、逆变器、蓄电池组、输出转换开关组成。

逆变器是UPS系统中的核心部件，输出的电压、频率只能在允许范围内波动。因此，逆变器工作状态的稳定性很大程度上决定了整个UPS系统的稳定性。而由于工作环境的特殊性以及电力电子器件本身的特性，逆变器最常见的故障是开关管的短路故障和开路故障。开关管的短路故障在发生后的很短时间内就有可能对整个系统造成无法挽回的损害，因此一般会在逆变器中加入快速熔断丝，将短路故障转化为开路故障。与短路故障相比，开路故障不会造成严重损坏，但会显著降低系统性能。因此研究出一种快速、准确的UPS系统中三相电压源型逆变器开关管开路故障的诊断方法十分重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种UPS系统中三相电压源型逆变器的故障诊断方法，可以实现对逆变器中开关管常见开关故障的诊断。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种UPS系统中三相电压源型逆变器的故障诊断方法，包括以下步骤：

通过对开关管的触发信号进行控制，模拟出UPS系统中三相电压源型逆变器单个、两个开关管开路故障状态，采集各种故障状态下的三相输出电流数据；

对各种故障状态下的三相电流数据进行预处理，并进行数据重构得到融合后的一维特征向量，建立故障样本数据集；

将数据融合后的每种故障类型的所有样本按照6:2:2的比例随机分为训练集、验证集和测试集；

搭建1D CNN网络模型，利用训练集和验证集数据对1D CNN进行训练和验证，得到训练完成的1D CNN模型；

将测试集数据输入训练完成的1D CNN模型，进行故障诊断。

进一步的，所述采集各种故障状态下的三相输出电流数据包括单个、两个开关管开路故障及正常状态的三相输出电流数据。

进一步的，所述对各种故障状态下的三相电流数据进行预处理，并进行数据重构得到融合后的一维特征向量具体包括：

利用Min-Max归一化将三相电流归一化到[-1,1]，再使用重叠率为25％的重叠采样进行数据分割，将来自三个电流传感器的数据X_i＝[x_i1,x_i2,...,x_in](i＝1,2,3)融合为一维特征向量X＝[X₁,X₂,X₃]。

进一步的，所述利用训练集和验证集数据对1D CNN进行训练和验证具体指：

所述训练集用于训练1D CNN模型；

所述验证集用于调整模型的超参数和初步评估经过训练的1D CNN模型的能力。