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电力电子电路的PNN故障诊断法
来源:电工技术  作者:佚名  2017-02-14 11:41:32



    1.3仿真
    在MATLAB软件中搭建仿真电路,三相整流电路在晶闸管全部正常工作时的输出电压波形及其幅值频谱、相位频谱仿真如图2(a)~(c)所示,在v1断开时的输出电压波形及其幅值频谱、相位频谱仿真如图2(d) ~(f)所示。

    1.4试验
    为验证理论和仿真分析的准确性,利用实际电路进行了相关试验。三相整流电路在晶闸管全部正常工作时的输出电压波形及其幅值频谱试验如图3(a) ~(b>所示,在V1断开时的输出电压波形及其幅值频谱试验如图3(c)~(d)所示。

    对比图2和图3可知,仿真和试验均较理想且与理论分析保持一致,证明理论分析严密可靠,可进行下一步的算法推导和故障诊断系统设计。

    2 算法简介
    2. 1 FF7,信号处理
    快速傅立叶变换(FFT)是一种精度高、实现简单、应用广泛的谐波检测方法,其实质是离散傅立叶变换(DFT)的高效率快速算法。本文根据DFT的奇偶特性,采用基2时域抽取法来对三相整流电路输出电压信号进行FFT分析。该FFT算法利用基2时域抽取法将长度为N的有限长序列的DFT分解为两个N/2点的DFT,可对离散信号和模拟信号进行频谱分析,得到信号幅值谐波和相位谐波的频谱。
    2. 2 PNN网络分析
    概率神经网络(PNN)是一种性能良好的模式分类网络,其实质是基于贝叶斯最小风险准则发展而来的一种并行算法。它直接考虑样本空间的概率特性,以样本空间中的典型样本作为隐层结点,一经训练只需随实际问题进行样本追加即可,而且具有全局优化的特点,因此适用于电力电子电路的故障诊断。
    PNN的结构如图4所示。为PNN网络输入层提供输入模式相量后,径向基层就自动计算该输入与样本输入间的相量距离,并由此输出一个距离相量。距离相量作为竞争层的输入,通过竞争传递函数计算每个模式出现的概率,概率最大的元素对应输出1即为一类模式,否则输出0即为其它模式。

    3 故障诊断系统设计及试验测试
    按照基于PNN网络的电力电子诊断算法,为本文的三相桥式整流电路设计的故障诊断系统如图5所示,具体诊断步骤如下。

    (1)提取故障信号。在模型电路(即三相桥式整流电路)工作在触发角a= 60°的情况下,测取整流电路输出电压信号Ud,根据式(1)中Ud与U2的关系,以正常工作的输出电压有效值257. 4V为基数进行归一化处理,使得到的直流电压数据在0~1,从而降低因数量级差和输入变动带来的误差,增强算法的实用性。

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