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基于深度自编码器网络的逆变器开关管开路故障诊断

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山东科技大学学报（自然科学版） 2023年第6期42卷 117-128页

作者：宋保业鲁朋许琳山东科技大学电气与自动化工程学院山东青岛266590

逆变器开关管的开路故障是影响逆变器系统安全、可靠运行的关键问题,为此研究了基于深度自编码器网络的逆变器开关管开路故障诊断。首先,给出了逆变器开关管开路故障的模型分析和故障编码,并通过仿真实验平台采集了不同开路故障情况下... 详细信息

逆变器开关管的开路故障是影响逆变器系统安全、可靠运行的关键问题,为此研究了基于深度自编码器网络的逆变器开关管开路故障诊断。首先,给出了逆变器开关管开路故障的模型分析和故障编码,并通过仿真实验平台采集了不同开路故障情况下的原始故障信号数据。为避免人工进行网络结构设计的繁冗工作,提出一种自编码器网络的规则化设计方法。该方法能够快速确定隐含层神经元的数量和网络深度,利用故障数据自动学习开关管的故障特征,实现端到端的智能故障诊断。对比实验表明,提出的自编码器网络能够自动挖掘故障信号中的关键特征信息,对不同类型的故障信号数据均能得到稳定的故障识别率,验证了所提方法的有效性和优越性。

关键词：深度神经网络自编码器网络逆变器开关管开路故障诊断

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高压功率达林顿开关管的芯片设计与制造

半导体技术 1993年第1期 37-42页

作者：高勇八七七厂西安710061

本文论述了高压达林顿开关管芯片的设计思想和制造方法,重点考虑了耐压、电流特性、开关速度及工作可靠性的协调问题,按设计方案制造的产品达到了设计要求.

关键词：达林顿管外延层电阻率厚度电阻系数集电区高压器件基区电流特性饱和压降高阻层加速二极管集边效应开关速度电流放大倍数发射极集电极集电装置开关管

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关于真空开关管漏气问题的剖析

真空电子技术 1989年第5期2卷 53-54页

作者：李福仓

随着科学的发展,对电子管提出了十分苛刻的要求,如卫星和海底电缆用管要求有8～10年的工作寿命;军事用管要求存放6～8年后使用十分可靠。真空开关管在新型电器设备上的应用,也要求相当好的性能和20年以上的真空寿命。进入七十年代以后,... 详细信息

随着科学的发展,对电子管提出了十分苛刻的要求,如卫星和海底电缆用管要求有8～10年的工作寿命;军事用管要求存放6～8年后使用十分可靠。真空开关管在新型电器设备上的应用,也要求相当好的性能和20年以上的真空寿命。进入七十年代以后,真空开关管在我国已开始大量生产。

关键词：真空开关管漏气分析开关管

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真空开关管的制造方法

真空电子技术 1990年第3期3卷 66-68页

作者：蒋逢春

以前的真空开关管如图1所示,由玻璃或陶瓷组成的绝缘筒1、通过盖板2、3封闭成真空容器4、在盖板2上插入静导电杆5、穿过盖板3上的波纹管6安装动导电杆7、在导电杆5、7的端部分别安装可以接触或分离的静触头8及动触头9。可是,制造绝缘筒... 详细信息

以前的真空开关管如图1所示,由玻璃或陶瓷组成的绝缘筒1、通过盖板2、3封闭成真空容器4、在盖板2上插入静导电杆5、穿过盖板3上的波纹管6安装动导电杆7、在导电杆5、7的端部分别安装可以接触或分离的静触头8及动触头9。可是,制造绝缘筒需要大量的玻璃或陶瓷等高价绝缘材料,且制成精良的圆筒形又是不容易的,因而开关管的价格也很昂贵。

关键词：真空开关管开关管制造

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SV型真空开关管

真空电子技术 1989年第4期2卷 41-44页

作者：蒋逢春

介绍了东芝公司的一种改型产品—SV型真空开关管的特点。提出了可靠性检验及纵磁场电极检验等需要注意的问题。并与过去的真空开关管进行了比较。

关键词：开关管真空开关 SV型

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真空开关管的修理

真空电子技术 1990年第3期3卷 F003-F003,68页

作者：李福仓

真空开关管是较为昂贵的电子器件,具有很高的使用价值。若能将某些不合格管加以修理成为合格管则是对社会对企业的一大贡献。但到目前为止还没有一套较完整的修理方法。本文仅就我们在实践中积累的修理真空开关管的方法做一浅述。1.接... 详细信息

真空开关管是较为昂贵的电子器件,具有很高的使用价值。若能将某些不合格管加以修理成为合格管则是对社会对企业的一大贡献。但到目前为止还没有一套较完整的修理方法。本文仅就我们在实践中积累的修理真空开关管的方法做一浅述。1.接触电阻值过大的修理真空开关管的主要参数之一是接触电阻,在一般的情况下要求其值在一百微欧以下,通常能满足这一基本要求。但有时也会碰到接触电阻过大而使管子不合格的问题。电阻值的大小和导体长度 l、电阻系数ρ。

关键词：真空开关管开关管修理

基于T型三电平逆变器开关管的非线性影响因素研究

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基于T型三电平逆变器开关管的非线性影响因素研究

作者：马新宇安徽大学

学位级别：硕士

随着社会生产力进步和能源产业发展的需求,传统的两电平逆变器已不再能够满足市场需求,三电平逆变器开始成为逆变器的主流,相对传统的两电平逆变器,在高压大功率应用场景下,三电平逆变器每一相的开关管所承受电压更小,输出波形的谐波含... 详细信息

随着社会生产力进步和能源产业发展的需求,传统的两电平逆变器已不再能够满足市场需求,三电平逆变器开始成为逆变器的主流,相对传统的两电平逆变器,在高压大功率应用场景下,三电平逆变器每一相的开关管所承受电压更小,输出波形的谐波含量更低,因此成为实际应用和学者研究的热点。本文以T型三电平拓扑结构为对象,重点研究逆变器中开关管相关的非线性因素问题以及硬件设计和优化策略,文章主要内容有:(1)解读了三电平逆变器的发展历史、拓扑结构和控制策略,对其应用的研究意义进行说明,然后对本文研究对象涉及到的开关管非线性因素相关研究进行了总结。(2)对T型三电平逆变器的拓扑结构工作原理进行了详细推导,介绍了针对研究而制作的硬件测试平台,分析了利用双芯片而设计的软件工作流程。(3)针对逆变器开关管驱动电路中硬件存在的信号传递延迟、结构不统一、电压振荡、开关延时等非线性因素造成的问题。本文提出了一种新的有源驱动电路设计方法,利用导通和关断分离的双驱动方式,提高了栅极驱动回路灌电流和拉电流的能力,实现了开关管的迅速导通关断,在整体硬件成本和体积不大幅增加的情况下,所提的双回路驱动设计不仅提高了开关管的开关速度,还降低了开关管因导通延时和关断延时造成的损耗,减少了整体逆变器的输出谐波。(4)针对控制方式中产生的死区,开关延迟等影响因素,本文详细解析了死区产生的原理以及对整体输出造成的电压畸变,探讨了死区时间与开关管寄生参数之间的耦合关系,提出一种死区时间随器件漏源电压变化而变化的数学模型,将死区时间与直流电压相结合,实现动态死区时间变化,利用特定电流矢量完善补偿方式,对输出电压畸变量进行补偿,降低了开关管损耗,同时稳定了输出电压,降低了输出电压谐波。为了验证所提方法的准确性和可行性,本文利用Pspice仿真软件和Matlab/Simulink仿真平台与T型三电平逆变器实验平台,对上述优化设计和控制策略进行了实验验证。

关键词： T型三电平逆变器驱动开关管非线性因素

双有源全桥变换器的开关管开路故障诊断与容错控制

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双有源全桥变换器的开关管开路故障诊断与容错控制

作者：罗宇辰西南交通大学

学位级别：硕士

双有源全桥变换器（Dual Active Bridge，DAB）是一种具有高度对称性的电力电子拓扑，它具有功率密度高、双向功率传输能力、软开关容易实现等优点，它在动车中的大功率电力电子牵引变压器中起着关键性的作用。关于DAB的开关管故障研究... 详细信息

双有源全桥变换器（Dual Active Bridge，DAB）是一种具有高度对称性的电力电子拓扑，它具有功率密度高、双向功率传输能力、软开关容易实现等优点，它在动车中的大功率电力电子牵引变压器中起着关键性的作用。关于DAB的开关管故障研究也一直受到重视。本文将以DAB的单个开关管开路故障问题为切入点，对DAB的开关管故障问题进行深入的分析，并相应的提出故障检测以及容错控制方法，最后通过仿真实验以及实物实验验证结论。本文的研究内容如下：　　首先分析DAB的单移相控制策略（Single phase shift,SPS）与三移相控制（Triple phase shift,TPS）策略，并选取自由度更高的三移相控制策略作为其基本的控制方法。经各种建模方法的分析后采用混合逻辑动态模型的方法对DAB进行数学建模，该模型将在DAB的故障诊断中使用。　　再分别对DAB在原边侧和副边侧开关管开路故障下的工况进行分析，得出其故障后电气量变换的特征。对于原边侧故障，利用混合逻辑动态模型的对DAB的电感电流进行估计，与实测值比较形成残差，经过数据比对后设置阈值，以此来完成开关管的故障诊断和定位;而对于副边侧故障，经分析认定其对电路构成的影响很小，可以忽略，可以不做诊断与容错。　　随后在故障工况的分析基础上，可以得出故障容错控制方法的核心思路：保证电感电流的安全，并且使DAB仍能在一定的功率范围内运行。以此思路设计出原边侧的容错方案，并给出了容错方案下的电感电流最小值以及可行的功率范围。　　最后，先在仿真软件Matlab/Simulink上对故障工况分析、故障诊断方法进行实验验证，再在DAB实物电路上完成故障工况分析、容错控制方法的实验验证。结果表明，该故障诊断方法能准确有效地检测出故障开关管，并且该容错控制方法也能保证DAB继续安全地在一定功率范围内运行。

关键词：动车组双有源全桥变换器开关管故障检测容错控制

基于电流特征的光伏和风电变流器开关管开路故障诊断研究

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基于电流特征的光伏和风电变流器开关管开路故障诊断研究

作者：谢望合肥工业大学

学位级别：硕士

近代社会高速发展,全球化石能源逐渐紧缺,发展可再生能源成为解决现代能源问题的必经之路。太阳能和风能是诸多可再生能源中的最具发展前景的两种能源类型。现代社会对于这两种能源的依赖逐渐增加,光伏和风力发电系统的可靠性与稳定性... 详细信息

近代社会高速发展,全球化石能源逐渐紧缺,发展可再生能源成为解决现代能源问题的必经之路。太阳能和风能是诸多可再生能源中的最具发展前景的两种能源类型。现代社会对于这两种能源的依赖逐渐增加,光伏和风力发电系统的可靠性与稳定性也变得越来越重要。主要由电力电子器件组成的变流器是光伏和风力发电系统中必不可少的一环,在发电系统长期运行过程中,容易出现故障。有研究表明,变流器中故障率最高的元器件为开关管器件。为了保证光伏和风力发电系统稳定运行,需要能够对变流器开关管故障进行快速诊断。本文以光伏和风力发电系统变流器为研究对象,首先进行了这两种发电系统的仿真建模,然后提出了光伏和风力发电系统中的变流器开关管开路故障诊断方法。文章研究内容主要分为两部分:第一,分析了离网光伏发电系统中的三相电压型桥式逆变器在不同开关管开路故障下的输出电流波形,发现故障相会出现输出电流正半周或者负半周变保持为零的现象,基于这一电流特征,设计了一种基于输出电流在一个周期内平均值的故障诊断方法,根据计算出来的诊断变量和自适应阈值的关系进行单双开关管的开路故障诊断。第二,分析了直驱式永磁风力发电系统中的机侧变流器在不同开关管开路故障下的机侧电流波形,发现故障相会出现电流持续过零的现象,非故障相电流也会出现特异性变化。基于这两种电流特征,进行了特征提取用于单双管开路故障诊断。而后根据电流持续过零位置的不同,设计了一种只需要分析本相电流就可以进行本相单双开关管开路故障诊断方法,诊断方法的计算量得到了降低。最后,进行仿真实验验证,计算出光伏发电系统中三相电压型桥式逆变器每一相的诊断变量和自适应阈值,根据二者之间的关系,可以准确的进行三相电压型桥式逆变器开关管开路故障诊断。计算出直驱式永磁风力发电系统机侧变流器每一相的电流过零标志和开路故障信号,就可以得到最终的诊断信号,诊断信号可以快速准确的反映出发生开路故障的开关管。对于改进后的故障诊断方法,根据电流是否出现持续过零进行故障相的判断,计算过零前后电流的平均值,根据平均值的变化进行故障相开关管的定位,实验结果表明,改进后的方法可以有效的进行单双管开路故障诊断。除此之外,进行了风速扰动下的故障诊断实验,实验结果表明设计的方法对风速干扰的鲁棒性较好。

关键词：光伏发电系统风力发电系统变流器开关管故障诊断