典型功率變換器故障預報與診斷機理研究

《典型功率變換器故障預報與診斷機理研究》是依託天津理工大學，由魏克新擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：典型功率變換器故障預報與診斷機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：魏克新
• 依託單位：天津理工大學

項目摘要

隨著功率變換器套用領域的不斷擴大，其功能越來越強大，但系統結構越來越複雜，導致故障源增多、可靠性降低，因此功率變換器的故障機理問題是迫切需要解決的基礎問題。本項目從主電路、控制系統兩個層次研究故障預報與診斷的機理；從預知故障點和未知故障點兩個層面分別研究故障預報模型的建立方法和故障診斷的策略。具體來講，首先，在仿真、試驗基礎上，以元器件故障發生的機理為理論依據，採用灰色預測理論與神經網路結合的複合建模方法建立功率變換器系統主電路元器件故障預報模型。其次，研究電磁干擾對器件性能退化的影響機理，得到修正功率變換器主電路元器件故障預報模型的策略，進而明晰系統故障產生機理。最後，採用小波包、神經網路和支持向量機等理論工具研究控制系統的故障預報與診斷策略，建立控制系統預知故障點的故障預報模型，探討控制系統未知故障點的故障診斷策略。

結題摘要

功率變換器的可靠性問題已經成為電力電子領域急需研究和解決的重要課題之一。本項目對套用於不同領域的典型功率變換器進行研究分析，確定功率變換器中最脆弱的環節為功率器件。以典型功率器件IGBT模組為研究對象，首先研究IGBT模組的熱性能，構建了IGBT模組內部各層溫度計算的熱網路模型，並提出了基於有限元和傳熱反問題的模型參數提取策略。其次，研究了基於時間序列分析的IGBT模組各層溫度的預測方法，為監測IGBT模組的溫度異常提供參考。再次，研究了IGBT模組鍵接線故障的實時監測方法。最後，構建了IGBT 模組的物理模型，為IGBT模組內部晶片級故障診斷和預報提供健康的參考數據。為了提高功率變換器故障的預報和診斷精度，本項目致力於研究功率變換器傳導電磁干擾對系統故障預報和診斷的影響，完成了功率變換器傳導電磁干擾的建模研究，並從干擾源、干擾耦合路徑兩個角度分析、研究了變換器傳導電磁干擾的耦合機理，建立了傳導電磁干擾的模型。