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拓扑与电路
★ 5.0
通过降阶区间观测器实现感应电机驱动中逆变器开路开关和电流传感器故障的同步诊断
Simultaneous Diagnosis of Open-Switch and Current Sensor Faults of Inverters in IM Drives Through Reduced-Order Interval Observer
| 作者 | |
| 期刊 | IEEE Transactions on Industrial Electronics |
| 出版日期 | 2025年1月 |
| 技术分类 | 拓扑与电路 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 感应电机驱动 开路故障 电流传感器故障 降阶区间观测器 故障诊断 |
语言:
中文摘要
本文提出了一种利用所设计的降阶区间观测器诊断感应电动机(IM)驱动器中开关断开(OS)故障和电流传感器(CS)故障的新方法。首先,该方法利用系统增广和分解技术将 OS 故障从原始 IM 驱动系统中解耦。随后,创新性地引入降阶区间观测器,以同时估计状态和 CS 故障。此外,借助区间观测器,提出了故障检测和识别方法,以有效诊断并区分 OS 故障和 CS 故障。该方法的主要优点在于,无需复杂的分类算法即可同时诊断 IM 驱动器中的这两种故障,并且能够实现鲁棒性和快速故障诊断。文章给出了实验结果和对比分析,以证明所开发的诊断算法的有效性。
English Abstract
This article presents a novel approach for diagnosing open-switch (OS) faults and current sensor (CS) faults in induction motor (IM) drives using a designed reduced-order interval observer. First, the proposed method utilizes system augmentation and decomposition techniques to decouple the OS faults from the original IM drive system. Subsequently, a reduced-order interval observer is innovatively introduced to estimate the state and the CS faults simultaneously. In addition, by leveraging the interval observer, fault detection and identification methods are proposed to effectively diagnose and distinguish between OS faults and CS faults. The key merit of this approach is that not only can both types of faults in IM drives be simultaneously diagnosed without the need for complex classification algorithms, but the robustness and fast fault diagnosis time can be achieved. Experimental results and comparative analysis are put forward to demonstrate the availability of the developed diagnosis algorithm.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务角度来看,这项基于降阶区间观测器的逆变器故障诊断技术具有显著的应用价值。该技术能够同时诊断开关器件开路故障和电流传感器故障,这两类故障是光伏逆变器和储能变流器运行中最常见的失效模式,直接影响系统可靠性和发电效率。
对于阳光电源的核心产品线,该技术的应用前景广阔。在集中式和组串式光伏逆变器中,IGBT开关管和电流传感器的故障会导致系统停机,造成发电损失。该方法通过系统解耦和降阶观测器设计,实现了无需复杂分类算法的快速故障诊断,这对于提升逆变器智能运维能力、降低LCOE(平准化度电成本)具有实际意义。特别是在大型地面电站和工商业储能项目中,快速故障定位能够显著缩短响应时间,减少运维成本。
从技术成熟度评估,该方法基于模型的观测器设计理论成熟,且论文已通过实验验证,具备向工程应用转化的基础。但实际部署仍面临挑战:一是需要适配阳光电源多样化的拓扑结构(如三电平、多电平逆变器);二是区间观测器的参数整定需要考虑不同工况下的鲁棒性;三是需要与现有SCADA系统和云平台深度集成。
技术机遇在于,该诊断算法可嵌入阳光电源新一代数字化产品中,结合AI预测性维护形成差异化竞争优势。建议在储能变流器PCS产品上优先试点,因其工况相对稳定,同时故障诊断需求更为迫切,有助于提升储能系统全生命周期可靠性,强化阳光电源在储能领域的技术领先地位。