电力电子电路故障诊断与预测技术分析

李冠华

【摘 要】现如今随着我国经济的发展以及人民生活水平的提高，电力电子电路的使用也正逐渐变得越来越广泛，使用的越多的同时，因为各种原因引发的故障也正越来越多见，因此随着如今故障诊断技术的快速发展，人们也正更加重视与加强有关于电力电子电路的故障诊断的研究。 同时，由于一些电力电子设备的集成化较高，其内部的各种元件和电路间的关联性和非线性关系较为复杂，因此带来整个电力电子电路的故障诊断的精确度较低，因此本文将结合实际经验，对于电力电子电路的故障诊断以及有效的预测技术进行分析与探讨，希望能给以后的工作带来一定的借鉴意义。

【关键词】电力电子电路；故障诊断；预测技术

引言

随着电力电子技术的迅猛发展，电路发生故障的原因也正越来越多，更重要的是故障发生的原因也不是那么单一，因此加强对于各种复杂故障的诊断技术的研究迫在眉睫。现阶段诊断电路故障的主要方法包括：基于故障频率诊断算法的诊断方法、基于K故障诊断算法的诊断方法和基于故障字典算法的诊断方法等。然而并不是所有电力电子电路依靠上述方法都可以诊断出故障，科技的发展使得一些较为复杂的电子设备的集成化以及智能化程度非常高，加上企业在工作中更加倾向于使用这一类的电子设备，因此这些设备的故障的发生具有偶然性的特点，此外这些故障一旦发生还具有危害性很大的特点，因此对这些复杂设备的内部相关器件进行精准的故障预测，并据此来采取有效的解决措施，能够起到避免危害事故发生的严重后果。

1.电力电子电路的简单介绍

1.1电力电子电路的特点

电力电子电路是随着科技的发展而出现的一种新型电路，其与传统的数字电路以及模拟电路有着很多方面的不同点。其中最主要的便是能够在极短的时间内引起设备的损坏，一般在10微秒内，这引发故障的惊人速度，正是由于其内部的器件承载量过小所造成的，因正因如此一些故障很难在发生前捕捉到即将发生故障的端倪。电力电子电路的故障发生可以说具有紧急性突发性，因此采用根据设备输出的波形来对故障的发生与否进行判断传统，这一类传统的故障诊断方法对于电力电子电路的故障诊断是很难奏效的。

1.2电力电子电路的故障技术

就上述分析看来，有关电力电子电路的故障诊断方法急需创新与研究，因此关于粒子群优化算法的诊断方法就是在此背景之下被研究出来。正是这种方法，进行优化过后，能够对所有离子进行迭代运算，这种优点可以使得故障发生的诊断更为精确以及及时。并且基于多次实验的结果，发现在实践中将这种方法运用在电力电子电路故障的诊断中，能够及时可靠地诊断出电力电子电路发生的原因，进而能够减少危险事故发生的概率，降低财产损失。

1.3电力电子电路运行时的特点

随着电力电子电路的设备在人们的生活中越来越广泛地得到使用，其内部许多器件便会因为使用的原因遭到损坏，带来了整个设备的故障，也会给用户造成一定的经济损失。因此人们对于有关电力电子电路的设备在运行时是否可靠以及安全的关注度正越来越加深。根据上文的论述分析来看，此类设备出现故障具有突发型的特点，一般在极短的10微秒内就可以引起故障的发生，针对此项棘手的问题，一些应用专家提出了对发电机励磁体系的晶闸管整流电路举行妨碍诊断的观点，然而这一方案也有着局限性，其只能针对不带反电动势的整流电路来进行适用，当应用于庞大电路时，信号引出线会较多，从而带来另外的不必要的麻烦。因此需要在此基础上研究出更为可靠，使用更为普遍的电力电子电路妨碍诊断方案很有必要。同时，因为电力电子器件的过载本领小，因此其遭受破坏的几率更大，更重要的是破坏速度极快使得专家难以制定出一套科学有效的故障诊断但是这种要领必须同时监测每一个晶闸管元件的端电压，妨碍产生前征兆较难捕捉，也大概造成对主电路的滋扰，有人议决从输出端引出信号来辨认整流元件的开路妨碍。这里面以电力电子器件的开路和短路最为常见，不实用于逆变电路，所以说，上述方式还是比较科学的。在实际生活的运用中，对于电力电子电路的故障诊断可能会伴随着出现许多方面的影响，因此对于其故障诊断的技术研究需要加强有关科学高效这一方面。

2.故障诊断实验

2.1主电路故障诊断采用用晶闸管三相桥式变流器

晶闸管三相桥式选变流器，是基于参考模型这一特点来进行工作的。诊断其故障函数采取的方法便是实际系统与参考模型的对应输出的特征量之差，其中的特征量指的则是主要输出电压。

2.2建立晶闸管三相桥式的变流器主电路模型

运用此类模型来对电路故障进行诊断，故障大致可以被分为以下五类： （1）如果检测出实验晶闸管并没有发生故障，则表明电路此时是可以正常运行的；（2）如果检测出同一半桥中的两只晶闸管发生故障，则表明电路中共有6个故障元存在；（3）如果检测出同一桥臂上的上下两只晶闸管发生故障，则表明电路中共有3个故障元存在；（4）如果检测出其中一只实验晶闸管发生故障，这表明除此之外还有6个故障元同时存在着； （5）如果检测出的是不同桥臂上的上下两只晶闸管出现故障，那么表明电路中共有6个故障元存在。

3 .电力电子电路故障预测技术

电力电子电路的使用越来越广泛的同时，也带来了许多问题。一旦电路出现故障便会导致整个设备的瘫痪，进而造成难以估算的经济损失。同时某些集成化程度较高的电力电子电路的故障难以及时诊断，这就需要提前对其进行预测，根据预测结果采取相应的解决措施。对其进行预测，可以避免危害事故的发生，同时也可以给维修人员带来便利，缩短其检修的时间，最重要的是能够提高设备的使用寿命，给整个电子电力电路行业带来非常好的影响。

3.1电力电子电路故障预测关键

对于电子电力电路的故障预测，不能够单单只观察其线性工作状态，而是需要结合其整个工作系统在过去以及未来的各个不同的时间点的具体工作情况来进行分析。需要注意的关键包括以下几点：首先需要进行的是确定在故障的特征参数，特征参数能够反映不同的设备的故障的健康状态标准，因此对于不同的电子设备选取相应的特征参数是至关重要的。其次也需要对设备的失效机理进行分析与研究，这样才能够建立一个精准有效的故障模型。最后但尤为重要的是对预测算法进行分析对比以及研究，预测算法之所以重要是因为其是对设备的健康状态进行预测分析的前提条件，一个何时精准的预测算法对于故障的診断也是不可或缺的。

4.结束语

随着科技的发展以及电子技术的提高，电力电子电路已经迅速崛起，并且被广泛应用于人们生活的各个领域。其功能越来越完善的同时带来的故障也就越来越多，电子设备的故障会带来许多安全问题以及不可避免的财产损失。因此为了保证电力电子电路的设备的稳定运行以及正常工作，给人类的生活带来便利，对于电力电子电路的设备的故障进行诊断以及对难以诊断的部分进行预测显得尤为重要。本文主要电力电子电路运行的特点出发，根据不同的设备来进行分析具体的故障诊断方法，诊断技术的要求为精准及时科学，并且针对一些集成度较高的电子设备如何进行预测的技术进行了分析，预测的关键点需要严格遵守，缺一不可。只有遵循上述故障诊断以及预测技术，才能进一步推动我国电力电子电路相关事业的发展。

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