基于小波分析与随机森林算法的电力电子电路故障诊断.pdf

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1、第26卷第2期电力科学与技术学报Vo1．26NO．22011年6月JOURNALOFELECTRICPOWERSCIENCEANDTECHNOLOGYJun．2O11基于小波分析与随机森林算法的电力电子电路故障诊断蔡金锭，鄢仁武(福州大学电气工程与自动化学院，福建福州350108)摘要：提出一种基于Db6小波函数和随机森林算法相结合的电力电子故障诊断新方法．介绍应用Db6小波进行波形分解和提取故障特征量的方法与步骤，阐述随机森林算法决策树的生长和投票过程，应用随机森林算法设计出故障分类器，并将其应

2、用于12脉波可控整流电路的故障识别．诊断结果表明，所提方法具有较高的正确诊断率和较强的抗噪声能力．在加入5或1O％的噪声情况下，该方法正确诊断率分别比DHMM诊断法高出2．87和l7．43，在工程中具有实际应用价值．关键词：故障诊断；电力电子电路；随机森林算法；小波分析中图分类号：TM773文献标识码：A文章编号：1673—9140(2011)02—0054—07Faultdiagnosisofpowerelectroniccircuitbasedonwaveletanalysisandrando

3、mforestsalgorithmCAIJin—ding。YANRen—WU(SchoolofElectricalEngineeringandAutomation，l~uzhouUniversity，Fuzhou350108，China)Abstract：Anewmixedfaultdiagnosismethodbasedonwaveletanalysisandrandomforestsisproposedinthispaper．Firstly，themethodofwaveformdecompo

4、sitionandfaultcharactersex—tractionusingwaveletanalysisisprocessed．Andthen，thegrowthandvotingprocessofdecisiontreeisintroduced，whichisbasedonrandomforestalgorithm．Finally，thedecisiontreeisusedtodesignthefaultclassifier，anditisappliedtofaultdiagnosisof

5、12pulsewavecontrollablelev—clingcircuits．Thetestingresultsshowthatthemethodiswithhighaccuracyandgoodabilitytoresistnoises．Whenthereis5or10％noiseaddedinthesystem，thediagnosisaccuracyofthenewmethodis2．879／6or17．43higherthanthatusingDHMMmethod．Thenewmeth

6、odhashighapplicationvalue．Keywords：faultdiagnosis；powerelectroniccircuit；randomforestsalgorithm；waveletanalysis收稿日期：2O1O一12—25基金项目：福建省自然科学基金(A0710003)；福建省教育厅科学基金(JB06045)通讯作者：蔡金锭(1954一)，男，博士，教授，博士生导师，主要从事人工智能技术在电力电子和电力工程领域的应用研究；E-mail：cjd@fzu．edu．en第2

7、6卷第2期蔡金锭，等：基于小波分析与随机森林算法的电力电子电路故障诊断55电力电子技术已广泛应地用于电力系统输配的能量增大，而另一些信号的能量则减少．因此，在电、航空航天、高速地铁和电力机车等诸多领域．在各频带内信号的能量中包含着丰富的故障信息，利电力电子电路中主要元器件是晶闸管和整流二极用这一特征可建立电力电子故障与能量之间的映射管，当这些元件在大电流、高电压下频繁工作时，一关系．笔者应用Db6小波函数对故障电路故障信号旦发生故障，将会影响系统的正常运行，造成不可估进行特征提取，将获取的故障信号

8、能量特征作为决量的损失．因此，研究电力电子电路故障诊断，在最策树分类器的输入向量．其特征提取过程：短时间内排除故障，尽快恢复系统的正常运行，在工1)对电力电子电路发生故障时的输出电压波程中具有重要的研究意义和实际应用价值．形采样，进行Db6小波包分解，分别提取1个低频电力电子电路故障诊断方法总体上可分为基于带和6个高频带范围的信号．即S。～S7个频带的特征提取的方法[1和基于模式识别的方法．基于重构信号表示为特征提取的方法大部分采用各种数学变换得到故障S一[S。，S1，S2，S。，