三相电源整流器系统故障诊断仿真研究

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1、第33卷第5期计算机仿真2016年5月文章编号：1006—9348(2016)05—0417—05三相电源整流器系统故障诊断仿真研究王新，郭石凯，杨俊起(河南理工大学电气工程与自动化学院，河南焦作454000)摘要：针对三相PWM整流器系统状态不易跟踪估计和故障重构问题，为保证供电系统的安全，提出了采用滑模观测器控制技术的诊断方法。首先，利用整流器开关函数和占空比两种数学模型描述方法，并基于三相电压型PWM整流器拓扑结构和工作原理，建立了PWM整流器的交流数学模型；其次，采用滑模控制技术和等价输

2、出注入方法，通过构造滑模观测器，实现了对系统状态跟踪和估计的目的。之后，在状态估计的基础上，给出了一种故障重构的方法，实现了系统故障重构的目的；最终，通过实例仿真，验证了使用滑模观测器能够快速跟踪整流器系统状态，准确诊断系统故障信号，为保证供电系统安全提供了科学依据。关键词：滑模观测器；等价输出注入；故障诊断中图分类号：1瞄91．9文献标识码：BFaultandStateEstimationofPWMRectifierBasedonSlidingModeObserverWANGXin，GUOSh

3、i—kai，YANGJun—qi(SchoolofElectricalEngineeringandAutomation，HenanPolytechnicUniversity，JiaozuoHenan454000，China)ABSTRACT：AimingattheproblemsofPWMrectifier’Sstateestimationandfaultreconstruction，thediagnosticmethodthatbasedonslidingmodeobserversisprop

4、osed．Firstly，basedontheresearchofthetopologyandworkingprincipleofthree—phasevoltage80uFcePWMrectifier，theswitchingfunctionanddutyratioareusedtoestablishthePWMrectifier’Smathematicalmodel．Secondly，accordingtotheconceptofequivalentoutputinjectionandsli

5、ding-modecontroltechnique，aslidingmodeobserversisconstructedtoestimatethestatesofPWMrectifierdynamics．Basedonthestateestimation，akindofstatereconstructionmethodisproposed，thepurposeofreconstructionofsys—ternfailureCanbeachieved．Finally，thesimulationi

6、sgiventoverifythatthroughusingslidingmodeobserversrecti—fier’Sstatecallbetrackedrapidlyandsystem’SfaultsignalCanbereconstructedaccurately．㈣ORDS：Slidingmodeobservers；Equivalentoutputinjection；Faultdiagnosisl引言电力电子装置在工业场合的广泛应用，使谐波污染、无功功率损耗等问题引起关注，“绿色”电

7、能变换成为目前电力电子技术研究的重点之一。三相PWM整流器具有功率因数高、网侧电流正弦度好以及能量双向流动等优点，可以从根本上解决整流所带来的谐波和无功污染问题。然而由于电力电子器件的脆弱性及控制策略的复杂性，使得整流器与逆变器成为变频调速系统中的故障多发环节。因此需对故障进行实时监测，快速高效诊断，这有利于提高整个系统的可靠性，降低整流器故障发生的几率，减少因整流器故障而造基金项目：国家自然科学基金项目(61403129)；河南省科技攻关项目(1421022l0048)收稿日期：2015—07

8、—11修回El期：2015-08—20成的停机时间，提高系统设备的使用率，具有极其重要的意义¨]。目前整流器故障诊断方法有谱分析法、直接检测法、字典库诊断方法、专家系统方法等。整流器控制策略的理论研究比较成熟¨“J，但是以整流器为对象的故障诊断研究成果¨41并不多。文献[7]主要分析了PWM整流器特有的故障特征对故障诊断的影响。文献[8]提出应用标幺值法对PWM整流器主回路开关管短路故障进行诊断。上述方法都只是简单的检测不能实时跟踪系统的状态，并且不能准确快速的检测故障，当实际检测比较困难和需要