智能电力电子电路论文

1电力电子电路智能故障诊断概述

模拟电路诊断开始于二十世纪六十年代，发展了二十年后，在二十世纪八十年代，模拟电路故障研究有了更大的发展和研究，朝着更为实用的多故障诊断方向迈进，而电力电子电路对其它的模拟电路也起到了一定的促进作用。在二十世纪八十年代，美国的电力研究所起初对电力电子设备进行早期的故障检测方面工作，相比之下，我国的电力电子电路诊断工作开展的稍微晚一些，基本上是在引进国外较为先进技术的基础上再进行研究和吸收发展的。在测试手段方面，对电力电子电路进行诊断最为常见的是电压，电流方面也有少量的应用，近些年来出现了红外和磁信号等各种新型的检测手段和诊断方式。我国浙江大学的吴为麟教授还提出了采用加速度、无线电波和声能来对其进行检测和诊断，进一步对其进行了研究和分析，在他看来，利用综合型的信号检测电路的状态会对装置系统的可靠性预测和诊断带来积极作用。此外，还有专家提出将神经网络和红外图像检测相结合，来提高诊断速度、检测装置简化和测试程序复杂性低的效果。通过对大量的电力电子电路的在实际中的运行情况进行分析和比较，不难发现大多数的故障都以功率开关器件的损害为主要的原因，在这其中最为常见的是功率开关器件的直通和开路，这被称作是硬故障。但是电力电子电路的故障诊断不同于普通的模拟电路诊断，关键在于故障信息的存在，这对信息的实时检测以及在线诊断提出了更高的要求。

电力电子电路装置一旦出现故障会对装置本身的电气设备设施造成影响，还会带来一些问题，比如设备损害甚至造成生产无法正常进行，造成企业停产等严重后果，更为严重的是还会造成安全事故，有一定的危险，严重的时候会发生人员伤亡事件。在电力电子电路中，最容易出现的故障多表现在晶闸管的损坏方面，其中晶闸管的短路现象和开路现象是比较常见的，因为电力电子电路的故障和模拟电路的故障有所不同，发生故障再到停电的过程时间很短暂，所以要求运行的操作人员在短时间内要判断出故障的元器件损害再去报警是比较困难和难以实施的，哪怕是有着丰富经验的工作人员也会受到人为因素和现场操作环境的影响，难免出现错误的判断，这就需要智能的方法来进行处理和分析。针对具体的问题，及时有效的做出判断来减少损害。对电力电子电路进行及时有效的智能诊断可以实现对故障进行预报，从而有助于采取及时有效的措施来预防事故，降低事故风险，排除安全隐患。根据诊断的结果进行对设备和装置的维修和维护，从而有效提高管理水平和技术，方便检修和维护，有效降低检修所需要花费的时间和人力，提高设备和装置的利用效率，保障使用效果的良好，这对提高设备的制造水平和技术也会起到重要的作用。不难发现，电力电子电路故障诊断对工业生产和国民生活的各个方面都会产生重要的影响，起到重要的作用。

2对电力电子电路故障诊断技术研究的作用和意义

电力电子技术日益重要，在改造传统的电力、机械、交通、化学化工、轻纺和矿冶等方面都具有突出的作用，对航天、通信和激光等高新技术的发展和能源的高效利用都有突出的贡献。就从电力和电子的变流这项技术来看，在发达的国家大约有八成的电能是利用电力电子技术转化之后再进行使用的，在未来几年内这个比例还会更高。之所以电力电子电路技术得到广泛的应用和推广，涌现出各种高性能的电子电力电路产品，也是得益于现代科技的不断发展和进步。但是，也对电路发生故障的对设备的维护要求更高，传统的人工诊断技术和方式很难满足现如今的要求，要有效克服这个问题需要对电力电子电路进行更加高效合理和科学的研究和探索。

第一，电力电子电路设备一般在工程系统中发挥起到核心电源或控制器的作用。如果出现了故障而没有办法短时间内进行恢复，那么会对设备造成严重的损害，严重的话还会造成不必要的人员伤亡事件的发生，造成的经济损失也会比较大。突出的表现在对可靠性要求高的领域，比如在航天设备中使用的电子设备，这对电力电子电路的测试、诊断和维修技术要求是相当高的。

第二，针对一些电路元件数量多的电力电子电路，比如说有的新型的静止无功发生装置的多达数十个晶闸管，如果采用每一个都诊断的方法来进行诊断势必会浪费大量的时间和人力，所以需要研究和开发出一种智能的故障诊断功能的方法和技术，可以有效的节约大量的人力、财力和物力，提高资源的利用效率。

第三，在很多领域内对电力电子设备一般都有很高的要求，要求极高的可靠性、准确性和安全性。此外还要求电力电子设备具有自我诊断、自我修复和自我测试的功能和作用。这对电力电子电路的工作状态和运行提出了更好的要求，要实现及时有效准确无误的判断，当出现故障时能够及时检测并有效排除和处理，还要能够在不影响正常的电路运行的状态之下进行定位和修复，还需要再次快速的投入到使用和运行中去。这对电路的智能诊断技术提出了新的要求，要能够有效并快速的明确出故障发生的位置以及问题出现的原因，大力减少电力电子电路无法运行的时间，还需要容错的电力电子电路系统来有效的提高系统的可靠性、准确性和安全性。

第四，伴随着电子工业的蓬勃发展和进步，使得集成技术也得到了更加广泛的普及和应用，由于越来越复杂和精细的电子电力电路设备，对其保养和维护也比较复杂多变，因此需要花费的资金也是十分庞大的，要对还没有出现的电子电力电路的故障进行预防和预测，这样可以减少当设备出现故障时的损害度，有效的节约日后维修的成本和资源。

3电力电子电路智能故障诊断方法介绍

电力电子电路故障诊断技术有：对故障信息进行检测和对故障的诊断两个方面。对故障信息检测是利用专门的故障检测技术来对故障发生时的信息进行提取，为故障分析提供可供参考的依据和数据；另外对故障进行的诊断和判断，以故障诊断出的信息，来对产生故障的部分来进行分析和进一步推理，从而可以找出导致故障出现的原因所在，来明确出现故障的位置和区域。就当前来看，比较常见的电子电路智能故障诊断方法、使用比较多的对故障信息的预处理主要有：小波变换、数据聚类、现代谱估计法、粗糙集、主成份分析、傅里叶变换和归一化处理等。需要注意的是，对这些技术的使用不是单一使用，更多采取多种技术来获得最好的电力电子电路故障特征的集合判断和分析。

3.1频谱分析法。

电力电子电路的故障诊断的频谱分析方法具有的鲜明特点和优势表现在：检测硬件简单和测量点少两个方面。但是在特殊场合如触发脉冲故障等时频谱分析方法会显得不太适用。

3.2粗糙集方法。

这个方法的主要是依赖于建立在保持分类不变的基础上，利用对知识的约简来推导概念的分类，特点在于能够分析并处理不完整和不精确的各种定量、定性或者混合性的不完整信息，能够从中发现隐含信息，揭示规律性。但是由于粗糙集方法是从不精确和不完整的信息中推导出的诊断规则难免会出现误差。

3.3小波分析和小波包分析法。

该方法是目前应用比较广泛的方法，它具有频域和时域的高分辨率，并且能够很大程度上降低故障特征来简化神经网络的结构。不少专家学者将小波包、决策树和主成份分析三者结合起来来进行对电力电子电路故障的诊断技术研究，用小波系数能量法以及小波系数模极大值法进行诊断的结论，还就如何选取小波包基的问题进行了分析和研究，分析了基于散度准则和距离准则等方法。

3.4专家系统诊断方法。

专家系统是属于智能计算机程序系统，它的内部包含有大量的某领域专家水平的知识和经验，从而能够利用专家的知识和经验来解决问题的方法，处理该领域的问题。换言之，专家系统是一个有着大量的专业知识和经验的程序系统，它被广泛应用于人工智能技术和计算机技术方面，以某领域的一个或多个专家所提供的知识和经验，进行进一步的推理和判断，模拟出人类专家的决策过程，这样有助于解决需要人类专家处理的复杂性问题。电子电路智能专家系统诊断利用专家的知识对出现的故障问题进行描述和判推理，较之传统的诊断来说，冲破了个人知识的局限，有助于对专家的经验进行推广，最大限度的得到利用人力资源，最专业人才的培养也是大有帮助的，电力电子电路智能故障诊断方法依赖于专家系统的诊断方法可以使其有更好的发展和进步。

4结束语

伴随着我国国民经济和工业化的迅速发展，电力电子系统的集成技术得到了普及和广泛应用，这对电力电子电路的要求也越来越高，提出了更高的要求和挑战，对设备的保养和维护也呈现出复杂化和精细化的特点，在诊断和维护方面所花费的资金庞大，要有效的开展对电力电子电路的智能故障诊断和预测技术，可以有效的降低设备发生故障的次数和损害，减少维修和维护的成本，避免造成严重的损失。电力电子电路装置一般在工程系统中发挥着重要作用，因此对电力电子电路智能故障进行诊断和技术研究显得十分有必要，具有很强的现实意义和经济意义。

作者：孟德华 单位：吉林机电工程学校