基于混合数据驱动的牵引整流器故障诊断方法

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作者 毛琦 汪一龙 +3 位作者 王为介 陈晓雪 苟斌 葛兴来 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第8期3795-3808,共14页

在列车牵引变流器中,电流传感器和功率器件(如IGBT模块)作为薄弱环节,因受到过热过压等影响而故障频发,此类故障在初期往往潜伏在系统中,难以被硬件保护电路辨识。针对系统中传感器与IGBT(绝缘栅双极晶体管)模块开路的复合故障,以列车... 在列车牵引变流器中,电流传感器和功率器件(如IGBT模块)作为薄弱环节,因受到过热过压等影响而故障频发,此类故障在初期往往潜伏在系统中,难以被硬件保护电路辨识。针对系统中传感器与IGBT(绝缘栅双极晶体管)模块开路的复合故障,以列车牵引系统中牵引脉冲整流器为研究对象,结合数据驱动回归与分类算法,提出一种混合数据驱动的在线诊断方法,避免单一数据驱动的局限,兼顾故障的检测与溯源。该方法通过建立故障检测预测器模型,设定预测值与传感器测量值残差阈值以实时判断系统运行状态,检测到故障发生后,通过故障诊断分类器模型识别出故障位置及原因。根据电流传感器故障与IGBT开路故障特性,分析牵引整流器单个IGBT开路故障与多个IGBT开路故障机理,提出一种基于故障特征叠加的故障诊断决策方法,在不同时间范围内区分出电流传感器故障和IGBT开路故障模式。实验结果表明,该故障诊断方法可检测到任意时刻的故障发生,可在10 ms内,以98.5%的准确率诊断出电流传感器故障模式;克服IGBT相似故障干扰,在15 ms内以99%的准确率诊断出单个和多个IGBT开路故障模式。所研究的在线故障检测方法无需增加额外的硬件电路,仅需将整流器网侧电压、电流信号和直流侧电压信号作为特征输入,是一种用于整流器在线诊断中精确且具实用性的有效方法。 展开更多

关键词 牵引脉冲整流器 故障诊断 数据驱动 电流预测器 故障分类器

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牵引变流器直流母线电压脉动下的无拍频电流控制方法 被引量：20

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作者 欧阳晖 张凯 +2 位作者 张鹏举 康勇 熊健 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第8期14-23,共10页

交流供电方式下,单相整流器的工作特性导致牵引变流器的输入功率呈现脉动形式。为吸收该脉动分量,业界主流方法是在直流母线上并联LC无源滤波器,该方案大大降低了装置的功率密度。取代该滤波器的有效途径是通过实时计算对牵引逆变器的PW... 交流供电方式下,单相整流器的工作特性导致牵引变流器的输入功率呈现脉动形式。为吸收该脉动分量,业界主流方法是在直流母线上并联LC无源滤波器,该方案大大降低了装置的功率密度。取代该滤波器的有效途径是通过实时计算对牵引逆变器的PWM脉冲宽度进行精确补偿,使得逆变器即便工作于剧烈脉动的母线电压下,也不会输出有害的拍频电压/电流。然而对于大功率低开关频率应用场合,传统的前馈补偿方案效果不佳。本文提出了一种母线电压重复预测器,使前馈补偿性能得到极大改善。该预测器利用母线电压脉动的重复性,精确预测下一个开关周期内母线电压的平均值,再应用面积等效算法计算下一拍所需的脉冲宽度。稳态实验结果表明,相比传统的前馈补偿方法,本方法将逆变器输出侧的拍频电流降低了6～7倍。负载突变时,只需通过控制手段确保整流器输出的母线电压跌落小于10%,则动态过程中的拍频电流亦不大。 展开更多

关键词 母线电压脉动 功率密度 拍频电流 补偿 重复预测器

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VSC-HVDC离散模型及其不平衡控制策略 被引量：7

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作者 周国梁 石新春 +2 位作者 付超 魏晓光 朱晓荣 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第12期137-143,159,共8页

针对常规控制下电压源换流器(VSC)对交流电网电压不平衡的敏感特性,避免电网电压不平衡引起的直流侧电压二次脉动通过直流线路传播到相邻换流站,该文对VSC进行功率分析并研究其不平衡控制策略。在对VSC进行功率特性分析的基础上,采用了... 针对常规控制下电压源换流器(VSC)对交流电网电压不平衡的敏感特性,避免电网电压不平衡引起的直流侧电压二次脉动通过直流线路传播到相邻换流站,该文对VSC进行功率分析并研究其不平衡控制策略。在对VSC进行功率特性分析的基础上,采用了网侧功率节点控制并补偿换流电抗和损耗电阻二倍频功率的不平衡控制策略。同时针对工业现场微机控制器,推导了基于双序矢量电流控制器(DVCC)的离散化内环控制模型、Smith预估补偿器模型和外环控制模型。基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC建立了电压源换流器高压直流输电(VSC-HVDC)离散模型,对外环功率指令阶跃以及两端换流站分别发生电网不平衡故障进行仿真,仿真结论验证了本文离散模型以及不平衡控制策略的有效性。 展开更多

关键词 电压源换流器高压直流输电 不平衡 双序矢量电流控制器 史密斯预估器 离散模型

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基于电感电流和重复预测的APF数字电流控制策略 被引量：7

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作者 张国荣 李奉顺 蒋继勇 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2018年第6期190-194,共5页

电流控制策略对有源电力滤波器的补偿精度有很大影响。针对传统电流控制器设计复杂、效果不佳等问题,提出一种基于电感电流和重复预测的数字电流控制策略。以输出滤波电感电流为研究对象,采用基于外推法的重复预测器实现对下一拍输出指... 电流控制策略对有源电力滤波器的补偿精度有很大影响。针对传统电流控制器设计复杂、效果不佳等问题,提出一种基于电感电流和重复预测的数字电流控制策略。以输出滤波电感电流为研究对象,采用基于外推法的重复预测器实现对下一拍输出指令电流的准确预测,采用分割求和算法,将一个开关周期划分为3个时间间隔,通过求和得到3个时间间隔内滤波电感电流的总变化量来直接获取电压矢量作用时间。该电流控制策略具有计算简单、稳态性能好、动态响应快等优点。仿真结果验证了其有效性。 展开更多

关键词 有源电力滤波器 电感电流 重复预测 分割求和 电流控制

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基于简化预测—校正内点法的拟直流最优潮流 被引量：3

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作者 高沁 卫志农 +2 位作者 陈洪涛 孙国强 孙永辉 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2015年第8期87-91 119,119,共6页

在大规模电力系统最优潮流的在线计算应用中,传统直流最优潮流算法虽然有着很高的计算效率,但是由于其完全忽略了电压和无功功率的影响,计算结果精度偏低。文中通过引入无功功率来修正有功功率平衡方程,提出了基于拟直流模型的最优潮流... 在大规模电力系统最优潮流的在线计算应用中,传统直流最优潮流算法虽然有着很高的计算效率,但是由于其完全忽略了电压和无功功率的影响,计算结果精度偏低。文中通过引入无功功率来修正有功功率平衡方程,提出了基于拟直流模型的最优潮流算法。为进一步提高计算效率,提出了一种简化预测—校正内点算法,该算法通过对最优潮流模型中不等式约束进行简化处理,形成只含上限约束的广义不等式约束,大大简化了程序的编写。通过对IEEE 30,118,300节点系统以及Polish 2 736,3 120节点系统的仿真测试,验证了算法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 电力系统 最优潮流 拟直流模型 简化预测—校正内点法 在线计算

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基于延时补偿的电网谐波电流信号跟踪控制方法研究 被引量：3

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作者 庄建煌 陈永华 +1 位作者 黄少敏 王普专 《机电工程》 CAS 2016年第9期1125-1129,共5页

针对电力系统中谐波污染严重等问题,以注入式混合的有源电力滤波器IHAPF作为研究对象,提出了基于延时补偿的谐波电流信号跟踪控制方法。该方法主要由π补偿Smith预估器与神经网络PI控制组成,π补偿Smith预估器使系统延时过程中从控制的... 针对电力系统中谐波污染严重等问题,以注入式混合的有源电力滤波器IHAPF作为研究对象,提出了基于延时补偿的谐波电流信号跟踪控制方法。该方法主要由π补偿Smith预估器与神经网络PI控制组成,π补偿Smith预估器使系统延时过程中从控制的闭环内部转换到外部,从而减小了控制延时对系统的影响;通过PSO-BP算法对PI控制器参数进行优化处理,最后对所提方法进行了仿真验证。仿真结果表明,与传统方法相比,本研究所提方法具有更好动态响应特性和更高的稳态补偿精度。 展开更多

关键词 谐波电流 延时补偿 π补偿预估器 动态响应

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电压源高压直流输电离散模型及其控制策略 被引量：22

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作者 魏晓光 汤广福 郑健超 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第28期6-11,共6页

针对电压源高压直流输电(VSC-HVDC)数字离散控制系统,推导了dq同步旋转坐标系下的VSC-HVDC的离散状态空间模型,研究了其离散电流内环控制器和外环控制器模型。为补偿离散模型的采样延时,提出基于Smith状态预估器的电流内环控制策略,并... 针对电压源高压直流输电(VSC-HVDC)数字离散控制系统,推导了dq同步旋转坐标系下的VSC-HVDC的离散状态空间模型,研究了其离散电流内环控制器和外环控制器模型。为补偿离散模型的采样延时,提出基于Smith状态预估器的电流内环控制策略,并根据预估信号误差提出基于估计误差增益反馈的改进Smith状态预估器控制并应用于电流内环控制。基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC建立了VSC-HVDC模型及其离散化控制器模型。仿真结论验证了离散模型的正确性以及控制策略的有效性。 展开更多

关键词 高压直流输电 电压源换流器 离散模型 史密斯 预估器 延时补偿 控制

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谐振阻抗型混合有源滤波器输出电流相移的分频预估补偿 被引量：9

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作者 涂春鸣 盘宏斌 +1 位作者 帅智康 罗安 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第10期114-120,共7页

混合型有源滤波器中逆变器输出电流相位经输出滤波器、耦合变压器、无源滤波器后会产生相移的问题,以谐振阻抗型混合有源滤波器为例,分析了逆变器输出电流相移的原因,提出了广义滞后的概念和分频补偿的思路。为消除广义滞后对有源滤波... 混合型有源滤波器中逆变器输出电流相位经输出滤波器、耦合变压器、无源滤波器后会产生相移的问题,以谐振阻抗型混合有源滤波器为例,分析了逆变器输出电流相移的原因,提出了广义滞后的概念和分频补偿的思路。为消除广义滞后对有源滤波器带来的不利影响,利用逆变器输出电流与负载谐波电流极性相反等同于相位滞后π的原理,构造了一种新型π目标Smith预估器进行滞后补偿。结合广义积分器良好的分频性能,提出了基于广义滞后分频预估补偿的混合型有源滤波器电流广义积分控制方法及其离散迭代算法,通过PSIM仿真和实验验证了该方法的有效性和可行性。 展开更多

关键词 谐振阻抗型混合有源滤波器 输出电流相移 广义滞后 π目标 SMITH 预估器 分频预估补偿 广义积分控制

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内置式永磁同步电机的无差拍直接转矩控制 被引量：1

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作者 王雅璐 邵如平 +1 位作者 文壮 汪璐 《微特电机》 北大核心 2015年第5期78-80,83,共4页

内置式永磁同步电机应用广泛,对其的控制方法也得到不断发展。为了优化内置式永磁同步电机的起动控制方式,基于其离散化状态方程,结合无差拍控制理论,进一步设计了所需电流预测模块,提出了一种新的无差拍直接转矩控制方式。研究结果表明... 内置式永磁同步电机应用广泛,对其的控制方法也得到不断发展。为了优化内置式永磁同步电机的起动控制方式,基于其离散化状态方程,结合无差拍控制理论,进一步设计了所需电流预测模块,提出了一种新的无差拍直接转矩控制方式。研究结果表明,该方法延续了直接转矩控制响应快的特点,可以精确计算定子端的电压矢量,同时转矩脉动小,开关频率固定,具有优异的动态和稳态特性。 展开更多

关键词 内置式永磁同步电机 无差拍控制 直接转矩控制 电流预测器

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基于改进Smith预估器的无刷直流电机电流环控制方法研究 被引量：3

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作者 王华培 魏彤 李海涛 《微电机》 北大核心 2012年第3期47-50,65,共5页

在无刷直流电机系统中不可避免地存在固有的时滞因素,而系统中的电流环采用常规的PI控制器方式难以满足高性能控制系统的要求,使得电流的动态响应明显变差。本文采用Smith预估器优化控制方式,改善了电流环的性能,得到了较理想的效果。... 在无刷直流电机系统中不可避免地存在固有的时滞因素,而系统中的电流环采用常规的PI控制器方式难以满足高性能控制系统的要求,使得电流的动态响应明显变差。本文采用Smith预估器优化控制方式,改善了电流环的性能,得到了较理想的效果。针对传统的Smith预估器需要准确的被控对象模型才能获得满意的控制效果,本文利用PI控制器对Smith预估器进行改进,提高了Smith预估器适应系统参数变化的能力,并且加强了Smith预估器的抗干扰能力,从而达到了改善电流环性能的目的。仿真及实验结果验证了这种方法的有效性和可行性。 展开更多

关键词 无刷直流电机 时滞 电流环 PI控制器 SMITH预估器

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一种新型的快速电流检测方法的研究 被引量：34

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作者 李红雨 吴隆辉 +2 位作者 卓放 雷万钧 王兆安 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第13期57-62,共6页

为了提高并联型有源电力滤波器对快速变化的电流型负载进行灵活补偿时的性能,该文提出了一种带预测功能的电流检测算法。通过引入一种简单有效的预测算子可以使电流检测环节的动态性能大大提高,同时几乎不增加控制部分的复杂程度。结合... 为了提高并联型有源电力滤波器对快速变化的电流型负载进行灵活补偿时的性能,该文提出了一种带预测功能的电流检测算法。通过引入一种简单有效的预测算子可以使电流检测环节的动态性能大大提高,同时几乎不增加控制部分的复杂程度。结合作者提出的一种基于时域的电流检测算法,使有源电力滤波器能够根据不同的补偿目的进行灵活的补偿。实验结果证实了新的电流检测算法与传统的电流检测算法相比具有更好的动态性能。最后给出了采用新算法的有源电力滤波器根据不同补偿目的进行补偿的实验波形,补偿效果良好。 展开更多

关键词 电力电子 有源电力滤波器 电流检测 预测算子

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一种抑制HVDC换相失败的交直流联合控制策略 被引量：1

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作者 高敏 程林 +3 位作者 韩志勇 李宁 彭明侨 张小奇 《电气传动》 北大核心 2019年第10期80-86,共7页

换相失败(CF)是直流系统运行中的关键问题之一,结合对换相过程的深入分析,整合交直流控制的各种有效方法,提出了一种改进的抑制高压直流输电(HVDC)换相失败的交直流联合控制策略。该策略利用HVDC自身控制系统作为直流输出的控制手段,借... 换相失败(CF)是直流系统运行中的关键问题之一,结合对换相过程的深入分析,整合交直流控制的各种有效方法,提出了一种改进的抑制高压直流输电(HVDC)换相失败的交直流联合控制策略。该策略利用HVDC自身控制系统作为直流输出的控制手段,借助已在交直流输电中广泛应用的SVC作为交流电压控制的手段,充分挖掘电力电子器件控制的快速性、准确性、独立性和灵活性。该策略包括改进的换相失败预测器模块、直流电流预测控制模块和基于SVC的交流电压分相控制模块。在Matlab/Simulink仿真平台上进行了模型搭建和仿真分析,设计测试了各个模块的输出性能和整体控制策略的有效性。仿真测试结果表明,提出的交直流联合控制策略可以达到抑制换相失败、改善直流输电性能的目的。 展开更多

关键词 高压直流输电 换相失败 换相失败预测器 直流电流预测控制 交流电压分相控制

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基于预测-校正内点法的HVDC交直流系统最优潮流 被引量：1

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作者 何伟鹏 洪彬倬 《广东电力》 2012年第11期20-24,61,共6页

高压直流输电在远距离大容量输电、海底电缆输电等方面具有独特的优势,但直流设备的引入也使得交流系统最优潮流算法无法直接应用于现存的交直流系统,为此,先基于传统最优潮流算法,结合直流系统的稳态模型,提出一种含高压直流输电的预测... 高压直流输电在远距离大容量输电、海底电缆输电等方面具有独特的优势,但直流设备的引入也使得交流系统最优潮流算法无法直接应用于现存的交直流系统,为此,先基于传统最优潮流算法,结合直流系统的稳态模型,提出一种含高压直流输电的预测-校正内点法最优潮流。多个算例仿真表明,该算法在不同的控制方式下均具有较好的适应性和收敛性,且迭代次数少于原对偶内点法,可减少计算量,节省计算时间。 展开更多

关键词 高压直流输电 交直流系统 最优潮流 内点法 预测-校正内点法

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基于扩展Kalman滤波的Buck变换器电流前馈控制

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作者 李昊 刘海涛 +3 位作者 甘韦韦 钟源 丁磊磊 杜超 《控制与信息技术》 2018年第1期42-45,共4页

为提高Buck变换器对负载突变的响应速度,提出一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的电感电流前馈控制方案。其在Buck变换器状态方程上建立了基于EKF的电感电流预测器,将预测的电感电流对给定电流进行补偿,以改善负载电流变化对输出电压的影响... 为提高Buck变换器对负载突变的响应速度,提出一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的电感电流前馈控制方案。其在Buck变换器状态方程上建立了基于EKF的电感电流预测器,将预测的电感电流对给定电流进行补偿,以改善负载电流变化对输出电压的影响。仿真结果表明:在以50%负载进行突投或突切时,该方法能抑制负载扰动,使输出电压(DC 600 V)的波动控制在±20 V以内。 展开更多

关键词 BUCK变换器 扩展卡尔曼滤波 电流预测器 前馈控制

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