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基于半波电流关键特性的逆变器开路故障诊断方法
Open-Circuit Fault Diagnosis Method for Inverters Based on Critical Characteristics of Half-Wave Current
| 作者 | Bo Liu · Tingna Shi · Yan Yan · Guozheng Zhang · Changliang Xia |
| 期刊 | IEEE Transactions on Power Electronics |
| 出版日期 | 2025年4月 |
| 技术分类 | 系统并网技术 |
| 技术标签 | 故障诊断 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 功率开关 开路故障诊断 电压源逆变器 诊断阈值 实验验证 |
语言:
中文摘要
快速准确地诊断功率开关开路故障对于电压源逆变器的可靠运行至关重要。本文提出了一种适用于各种转速运行工况的逆变器功率开关开路故障诊断方法。首先,建立了正常和故障状态下三相电流的详细模型。然后,通过设计临界区域消除了故障特征对控制参数和加速度的依赖性。在此基础上,对不同故障后特征量的变化趋势进行了定量分析,为诊断阈值的设计提供了理论依据。最后,通过实验室搭建的硬件测试平台验证了所提方法的有效性。实验结果表明,所提方法能够识别各种开路故障,在恒速、变速以及不同控制参数下具有良好的泛化能力和鲁棒性。
English Abstract
Diagnosing power switch open-circuit faults quickly and accurately is very important for reliable operation of voltage source inverters. In this article, an open-circuit fault diagnosis method of power switch for inverter is proposed, which is suitable for various speed operating conditions. First, detailed models of three-phase currents under normal and faulty conditions are established. Then, the dependence of fault characteristics on control parameters and acceleration is eliminated by designing the critical region. On this basis, the variation trends of characteristic quantity after different faults are quantitatively analyzed, which provides a theoretical basis for the design of diagnostic threshold. Finally, the effectiveness of the proposed method is verified by a lab-constructed hardware test benches. Experimental results show that the proposed method can identify various open-circuit faults, and has good generalization ability and robustness under constant speed, variable speed, and different control parameters.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看,这项基于半波电流临界特征的逆变器开路故障诊断技术具有重要的应用价值。作为全球领先的逆变器制造商,阳光电源在光伏逆变器、储能变流器等产品线中广泛采用电压源逆变器拓扑,功率开关器件的可靠性直接影响系统的可用率和运维成本。
该技术的核心创新在于通过设计临界区域消除了故障特征对控制参数和加速度的依赖性,这对阳光电源的多场景应用具有显著意义。无论是光伏电站的MPPT动态调节、储能系统的功率快速响应,还是电动汽车驱动系统的变速工况,该方法都能保持诊断的准确性和鲁棒性。这种跨工况的通用性可大幅降低算法开发和测试成本,加速产品迭代周期。
从技术成熟度评估,该方法已通过硬件台架验证,具备工程化应用基础。对于阳光电源而言,可优先在高可靠性要求的场景部署,如大型地面电站的组串逆变器、工商业储能系统等。通过快速准确的故障定位,可实现预防性维护,减少非计划停机损失,这与公司"智慧能源管理"的战略方向高度契合。
技术挑战主要体现在实际复杂工况的适应性验证上。光伏系统面临的温度变化、组件失配、电网扰动等因素可能影响电流特征提取的准确性。建议结合阳光电源在iSolarCloud平台积累的海量运行数据,开展大数据驱动的算法优化。此外,该技术与现有监控系统的集成、诊断阈值的自适应调整等工程问题也需要系统性解决。整体而言,这项技术为提升阳光电源产品的智能化运维水平提供了有价值的技术路径。