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一种无需故障诊断的四桥臂逆变器供电永磁同步电机驱动开路故障容错方案
Diagnosis-Free Self-Tolerant Scheme for Four-Leg Inverter Fed PMSM Drives With Open-Circuit Faults
Minrui Gu · Zheng Wang · Zhiwei Li · Yinzhen Shen · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年11月
摘要：三相四桥臂（TPFL）逆变器供电的电机驱动系统有一个额外的桥臂，可在故障条件下提供冗余电流路径。因此，TPFL逆变器供电的电机驱动系统在高可靠性应用中受到了广泛关注。为了最大程度减少诊断带来的不利影响，即误诊和转矩扰动，针对发生开路故障的TPFL供电永磁同步电机（PMSM）驱动系统，提出了一种免诊断自容错方案。研究发现，在故障情况下，TPFL逆变器供电的PMSM驱动系统中d/q轴电流控制器与零序电流控制器之间的冲突会导致转矩脉动。为解决该问题，在零序电流控制路径中设计了一个特征频率陷波器，...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项三相四桥臂逆变器容错技术对我们在高可靠性应用场景中具有重要战略价值。该技术通过增加冗余桥臂实现了无需故障诊断的自容错运行，这与我们在光伏逆变器、储能变流器及新能源汽车驱动系统中对高可靠性的追求高度契合。 技术创新点在于解决了传统容错方案中故障诊断延迟、误诊断和控制重构...
基于磁动势平衡的T型三电平逆变器供电双三相PMSM驱动开路故障诊断
Magnetomotive Force Balance-Based Open-Circuit Fault Diagnosis for T-Type Three-Level Inverter-Fed Dual Three-phase PMSM Drives
Hao Zhou · Xuewei Xiang · Hui Li · Hao Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年9月
本文提出了一种基于磁动势（MMF）平衡的T型三电平逆变器供电的双三相永磁同步电机驱动系统单开关开路和单相开路故障快速诊断方法。该方法通过提取abc和def两个三相子系统之间的磁动势平衡度特征，实现了分三个阶段的分层故障诊断：识别发生故障的三相子系统、定位其中确切的故障桥臂/相以及找出故障开关。首先，当检测到子系统之间出现异常的磁动势不平衡时启动诊断，并锁定故障子系统。然后，通过对故障子系统的实际磁动势与理论故障参考磁动势进行相序相似性分析，将故障范围缩小到特定的桥臂，并初步识别出可能的故障开关对...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文提出的基于磁动势平衡的T型三电平逆变器开路故障诊断技术具有重要的工程应用价值。T型三电平拓扑因其效率高、谐波小等优势，已广泛应用于我司的光伏逆变器和储能变流器产品中，而该技术针对双三相永磁同步电机驱动系统的快速故障诊断方法，可直接迁移至我司新能源汽车驱动系统及储能系统...
基于零状态守恒方程的多相无刷直流电机开路故障诊断
Open-Circuit Fault Diagnosis in Multi-Phase Brushless DC Motor Utilizing Zero-state Conservation Equation
Wei Chen · Zhiqi Liu · Zhiqiang Wang · Chen Li · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月
本文提出一种基于零状态守恒方程（ZSCE）的对称多相无刷直流电机（BLDCM）驱动系统开路故障诊断方法。针对现有技术在非理想条件下故障识别能力弱、特征提取困难及算法复杂等问题，该方法通过推导多相电流零状态守恒方程，利用故障前后电流守恒关系提取暂态特征，实现逆变器开关管开路与电机绕组开相故障的快速检测与辨识。通过分析ZSCE正负性可定位故障开关，且方法不依赖控制策略与电机参数，对转速与负载变化鲁棒性强，适用于非正弦电流等非理想工况。九相BLDCM实验结果验证了该方法的有效性与鲁棒性。
解读: 该零状态守恒方程故障诊断技术对阳光电源多相电机驱动产品具有重要应用价值。可直接应用于新能源汽车电机驱动系统，通过电流守恒关系实现开关管与绕组开路故障的快速检测，提升车载OBC和电机控制器的可靠性。该方法不依赖电机参数和控制策略的特点，可增强ST储能变流器在非理想工况下的故障诊断能力，特别适用于多电平...
数字孪生驱动的高可靠性电力电子系统特刊主编寄语
Guest Editorial Special Issue on Digital Twin Driven High-Reliability Power Electronic Systems
Jiangbiao He · Paolo Mattavelli · Fernando Briz · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月
为满足全球零排放可持续能源发展需求，交通和公用电力等行业正经历快速变革，电力电子在电动汽车、电动船舶、飞机、太阳能/风能发电和储能等众多功率转换系统中发挥支柱作用。然而电力电子可靠性尚未受到足够重视，特别是在安全关键应用中可靠性应是首要设计优先级。工业4.0和5.0着重互联性、自动化、智能和实时状态监测，数字在线预防性维护和优化至关重要。数字孪生是物理系统的数字复制品，可准确预测和反映物理系统的实时健康状况，通过物理组件与数字孪生模型间的实时双向数据流实现。该特刊发表10篇文章涵盖数字孪生参数估...
解读: 该数字孪生特刊与阳光电源智能运维战略高度契合。特刊涵盖的Buck/Boost变换器数字孪生参数估计、五电平ANPC逆变器故障诊断和SiC MOSFET模块电-热-机械建模与阳光iSolarCloud平台的智能诊断和预测性维护功能发展方向一致。数字孪生技术在直流电容、电感、开关管寄生电阻实时估计方面的...
电压源逆变器供电同步磁阻电机开路故障的统一诊断与定位方法
Unified Diagnosis and Localization Method of Open Switch Faults in Voltage Source Inverters-Fed Synchronous Reluctance Motors
Muhammad Salman · Jacopo Riccio · Sejir Khojet El Khil · Pericle Zanchetta 等5人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年6月
故障诊断与定位对于维持电机驱动系统的完整性和优化维护措施至关重要。本文介绍了一种用于快速诊断和定位驱动同步磁阻电机驱动器的功率变换器中半导体开关开路故障的新方法。通过探索创新的诊断技术，强调了基于信号的方法在准确识别故障方面的有效性。提出了一种基于功率诊断方法来检测开关开路故障的新算法。该方法既能实现准确快速的诊断，又能实现故障定位。通过仿真和实验数据对该技术的性能进行了评估，证明了其在提高电机驱动系统可靠性方面的有效性。
解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文提出的功率变换器开关故障统一诊断与定位方法具有重要的技术参考价值。尽管研究对象聚焦于同步磁阻电机驱动系统，但其核心技术路径——基于功率信号的半导体开关故障诊断算法——与公司光伏逆变器、储能变流器等核心产品的可靠性保障需求高度契合。 在光伏逆变器领域，IGBT等功率开...
基于ICRLS和扰动滑模观测器的未知参数条件下并网三相逆变器多开关开路故障诊断
Multiple Open-Switch Fault Diagnosis of Grid-Connected Three-Phase Inverters Under Unknown Parameter Conditions Using ICRLS and Disturbance Sliding Mode Observer
Shuiqing Xu · Zhiqin Zheng · Lei Wang · Hai Wang 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年6月
针对未知参数条件下并网三相逆变器开关开路（OS）故障诊断问题，提出了一种结合输入补偿递归最小二乘法（ICRLS）与离散扰动滑模观测器（DSMO）的方法。该方法通过ICRLS提高参数辨识精度，并利用DSMO实现故障的快速精准定位。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线（组串式及集中式光伏逆变器）具有极高的应用价值。在光伏电站长期运行中，功率器件的开路故障是影响系统可靠性的关键因素。该方法在未知参数条件下实现故障诊断，无需依赖精确的系统模型，非常适合阳光电源iSolarCloud智能运维平台进行边缘侧部署。建议研发团队将其集成至逆变器底...
一种混合多电平逆变器开路故障下的容错调制方案
A Fault Tolerant Modulation Scheme for a Hybrid Multilevel Inverter in the Event of Open-Switch Fault
Richa Goel · Dheeraj Etta · Ravi Varma Chavali · Anubrata Dey · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年3月
随着可再生能源渗透率提升，并网逆变器的可靠运行至关重要。本文针对多电平逆变器，提出了一种在发生开关管开路故障时，无需停机即可维持系统运行的容错调制技术，通过准确识别故障开关并调整调制策略，显著提升了逆变系统的可用性与可靠性。
解读: 该技术对于阳光电源的组串式逆变器及大型集中式逆变器产品线具有极高的应用价值。随着光伏电站向大型化、复杂化发展，逆变器的运维成本和可靠性要求日益严苛。该容错调制方案能够实现故障后的“带病运行”，有效避免因单一开关管故障导致的整机停机，大幅降低电站运维压力。建议研发团队将其集成至iSolarCloud智...
基于ICRLS与扰动滑模观测器的未知参数条件下并网三相逆变器多开关开路故障诊断
Multiple Open-Switch Fault Diagnosis of Grid-Connected Three-Phase Inverters Under Unknown Parameter Conditions Using ICRLS and Disturbance Sliding Mode Observer
Shuiqing Xu · Zhiqin Zheng · Lei Wang · Hai Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年2月
针对并网三相逆变器在参数未知情况下的开路（OS）故障诊断问题，本文提出了一种将输入补偿递推最小二乘法（ICRLS）与离散扰动滑模观测器（DSMO）相结合的方法。首先，引入了 ICRLS 方法，该方法通过补偿未知扰动来提高参数辨识的准确性，从而提升故障诊断的可靠性。随后，提出了一种新型 DSMO 用于快速、精确地估计三相电流。然后，基于这些观测值设计了自适应故障检测变量，确保了检测算法的鲁棒性。最后，通过构建故障相识别和故障类型识别机制，该方法实现了对并网三相逆变器 21 种不同类型 OS 故障的...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对并网三相逆变器开关故障诊断的技术研究具有重要的工程应用价值。该技术通过结合输入补偿递推最小二乘法（ICRLS）和离散扰动滑模观测器（DSMO），在参数未知条件下实现了21种开关故障的精确识别，这对提升光伏逆变器和储能变流器的可靠性与智能运维能力具有直接意义。 在实...
基于白噪声注入数据增强的三电平NPC逆变器鲁棒开路故障诊断
Robust Open-Switch Fault Diagnosis of Three-Level NPC Inverters Based on Data Augmentation With White Noise Injection
Jiwon Jung · Dyan Puspita Apsari · Dong-Choon Lee · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年2月
本文提出了一种基于一维卷积神经网络（1-D CNN）的三电平中点钳位（NPC）逆变器实时故障诊断方法。通过在仿真数据中引入白噪声进行数据增强，显著提升了深度学习模型的泛化能力，确保诊断模型在未训练工况下仍具备高鲁棒性。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线（如组串式逆变器、集中式逆变器及储能PCS）具有极高价值。三电平NPC拓扑广泛应用于阳光电源的高功率密度产品中，故障诊断的实时性与鲁棒性直接关系到设备的可靠性与运维成本。通过引入数据增强技术，可有效解决深度学习模型在复杂电网环境下泛化能力不足的问题，提升iSolarClo...
一种基于OPAL-RT实时仿真器的微电网中可再生能源分布式发电接口逆变器开路故障研究新方法
A Novel OPAL-RT Real-Time Simulator-Based Experimental Approach to Study Open-Switch Faults of Interfacing Inverters of Renewable Distributed Generation in Microgrids
Xiaodong Liang · Muhammad Talha · Jason Pannell · Hanguang Su 等5人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年1月
摘要：随着可再生能源在配电网中渗透率的不断提高，微电网成为电网现代化的基本组成部分。可再生分布式发电（DG）单元通过配备先进控制方案的接口逆变器接入微电网，这些逆变器在微电网运行中起着至关重要的作用。然而，分布式发电接口逆变器可能会因各种故障而失效。本文利用实验室中的 Opal - RT 实时模拟器测试平台，对一台 2 千瓦的三相两电平传统电压源逆变器（VSI）进行了开关管开路故障的实验研究。在健康状态以及 21 种单开关管和多开关管开路故障条件下，分别实施了三种电网形成逆变器控制方案（下垂控制...
解读: 该实时仿真研究方法对阳光电源的SG系列光伏逆变器和ST系列储能变流器的可靠性优化具有重要价值。基于OPAL-RT的硬件在环测试可有效验证我司产品在开路故障工况下的响应特性,为iSolarCloud平台的故障诊断算法提供优化依据。该方法可应用于SG350HX等大功率组串式逆变器的开关器件可靠性验证,以...
基于白噪声注入数据增强的三电平NPC逆变器开路故障鲁棒诊断方法
Robust Open-Switch Fault Diagnosis of Three-Level NPC Inverters Based on Data Augmentation With White Noise Injection
Jiwon Jung · Dyan Puspita Apsari · Dong-Choon Lee · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
本文提出了一种基于一维（1-D）卷积神经网络（CNN）的三电平中性点钳位逆变器实时故障诊断新方法。该方法将数据增强技术应用于仿真数据，提升了深度学习模型的泛化能力。这使得故障诊断模型即使在未经训练的系统条件下也具有较高的鲁棒性。在这种情况下，应用采用数据增强的一维卷积神经网络模型的性能优于未加入白噪声的相同模型，准确率最高可提高1.71%。此外，与使用实验数据训练的深度学习模型相比，使用经过数据增强的仿真数据训练的深度学习模型表现更佳。所提出的方法已通过离线测试仿真和实时深度学习算法实验得到验证...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于一维卷积神经网络的三电平NPC逆变器开路故障诊断技术具有重要的战略价值。三电平NPC拓扑结构是我司大功率光伏逆变器和储能变流器的核心技术架构，该诊断方法直接契合我们在1500V及以上系统、集中式逆变器和大型储能PCS产品线的技术需求。 该技术的核心创新在于通过白噪...
一种混合多电平逆变器在开路故障下的容错调制方案
A Fault Tolerant Modulation Scheme for a Hybrid Multilevel Inverter in the Event of Open-Switch Fault
作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
随着可再生能源发电渗透率的不断提高，并网逆变器的可靠运行是一项重要指标。并网多电平逆变器的可用性取决于在运行过程中能否正确识别故障开关（如果存在），以及能否实施容错调制技术，使逆变器即使在故障条件下也能继续运行而不跳闸。尽管多电平逆变器中大量的开关给故障检测和定位带来了挑战，但这也是一个优势，因为功率仍可通过其他路径流动。为实现这一目标，本文采用了基于 T 型的混合多电平拓扑结构，并设置了某些故障条件。所提出的故障检测方案首先通过监测由归一化相电流得出的绝对相位误差变量，快速识别故障相。随后，通...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于T型混合多电平逆变器的开关故障容错调制技术具有重要的应用价值。随着我们在大型光伏电站、储能系统及风电并网领域的业务拓展，系统可靠性已成为客户选择产品的核心指标，该技术恰好契合了我们提升设备可用性和降低运维成本的战略需求。 该技术的核心优势在于无需增加额外传感器即可...
基于相电流零区间值的永磁同步风力发电机背靠背NPC变流器开路故障诊断
Open-Switch Fault Diagnosis in Back-to-Back NPC Converters of PMSG-Based WTS via Zero Range Value of Phase Currents
Ganesh Mayilsamy · Seong Ryong Lee · Young Hoon Joo · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年4月
本文针对基于永磁同步发电机（PMSG）的高功率风力发电系统，提出了一种三电平中点钳位（NPC）变流器的多开关开路故障诊断方法。该方法旨在解决开路故障导致的转矩脉动和电网电流畸变问题，通过监测相电流的零区间特征，实现故障的快速检测与隔离，从而提升风电变流系统的可靠性与可用性。
解读: 该研究直接服务于阳光电源风电变流器产品线，特别是针对高功率风电场景下的三电平NPC拓扑。风电变流器在恶劣环境下运行，故障诊断的实时性和准确性是提升系统可靠性的关键。该方法通过相电流特征实现故障定位，无需额外传感器，有助于优化阳光电源iSolarCloud平台的智能运维功能，实现变流器故障的预警与远程...
三相T型整流器无电压传感器开路故障容错控制
Voltage-Sensorless Open-Switch Fault-Tolerant Control of Three-Phase T-Type Rectifier
Ali Sharida · Sertac Bayhan · Haitham Abu-Rub · Ugur Fesli · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年12月
本文提出了一种针对三相三电平T型整流器的电网电压传感器缺失型开路故障检测及容错控制策略。通过在线估计整流器数学模型参数，利用参数变化量实现故障的实时检测与定位，从而在无需额外电压传感器的情况下提升系统的可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线（如组串式逆变器、集中式逆变器及储能变流器PCS）具有极高的应用价值。T型三电平拓扑是阳光电源中大功率逆变器的主流方案，该研究提出的无电压传感器故障诊断与容错控制，不仅能降低硬件成本（减少传感器数量），还能显著提升设备在极端工况下的可靠性与运维效率。建议研发团队将其集成至...
基于全局状态观测器的混合能源系统中双向DC-DC变换器开路故障诊断
A Global State Observer-Based Open-Switch Fault Diagnosis for Bidirectional DC–DC Converters in Hybrid Energy Source System
Jun Hang · Chaoqiang Ge · Shichuan Ding · Wei Li 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年10月
开路故障是DC-DC变换器最常见的故障之一，若无法及时诊断将严重影响系统运行。本文提出了一种基于全局状态观测器的双向DC-DC变换器开路故障诊断方法，通过建立变换器的全局数学模型，实现对故障的快速准确识别。
解读: 该技术对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack系列）及PCS产品线具有极高的应用价值。储能变流器中广泛应用双向DC-DC拓扑，开路故障诊断直接关系到系统的可靠性与安全性。通过引入全局状态观测器，可实现对功率模块故障的实时监测与快速定位，显著提升iSolarCloud智能运维...
一种电力变换器开路故障的模型-数据混合驱动诊断方法
A Model-Data-Hybrid-Driven Diagnosis Method for Open-Switch Faults in Power Converters
Zhan Li · Yuan Gao · Xin Zhang · Borong Wang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年5月
本文提出了一种结合模型驱动与数据驱动优势的电力变换器开路故障诊断方法。该方法利用变换器的显式解析模型与人工神经网络（ANN）的学习能力，通过离线模型分析与在线学习过程，实现对功率器件开路故障的精准识别，有效提升了电力电子系统的运行可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的核心业务具有极高价值。在组串式逆变器和PowerTitan/PowerStack储能变流器中，功率器件（IGBT/SiC）的开路故障直接影响系统可用性。通过引入模型-数据混合驱动诊断，可显著提升iSolarCloud平台的智能运维能力，实现故障的早期预警与精准定位，降低运维成本。建...
电压源变换器的故障后电流模型及其在故障诊断中的应用
The Post-Fault Current Model of Voltage Source Converter and Its Application in Fault Diagnosis
Chunsong Sui · Yigang He · Zhan Li · Mingyun Chen · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年2月
本文针对电压源变换器（VSC）的开关管开路故障，提出了一种故障后电流模型。通过分析开关状态变化对电流畸变的影响，该模型能够准确估计单管开路故障后的各相电流，为基于模型的故障诊断方法提供了理论依据，有效提升了变换器的运行可靠性。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的核心产品线，包括组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan/PowerStack储能变流器及风电变流器。在这些高功率密度系统中，开关管开路故障是导致系统停机的主要原因之一。该故障后电流模型可集成至iSolarCloud智能运维平台或逆变器本地控制算法中，实现故障的实时在...
一种基于电流畸变的PWM电压源整流器开路故障诊断改进技术
An Improved Open-Switch Fault Diagnosis Technique of a PWM Voltage Source Rectifier Based on Current Distortion
Tiancheng Shi · Yigang He · Tao Wang · Jin Tong 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年12月
针对PWM电压源整流器（VSR）中功率半导体器件故障率高的问题，本文提出了一种基于交流电流畸变特性的开路故障诊断系统。该系统通过诊断模块和寄存器模块，能够有效识别并定位三相VSR中的开关管开路故障，提升了电力电子系统的运行可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有极高的应用价值。在光伏组串式逆变器、PowerTitan/PowerStack储能变流器以及风电变流器中，功率器件的可靠性直接决定了系统寿命。该诊断方法通过电流畸变特征实现故障定位，无需额外传感器，可直接集成至iSolarCloud智能运维平台，实现故障预警与远程诊断...
基于零序电流的并联逆变器系统开路故障诊断方法
Zero-Sequence Current Based Diagnostic Method for Open-Switch Fault Detection in Parallel Inverters System
Ahmed Shahin · Jean-Philippe Martin · Serge Pierfederici · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年4月
本文提出了一种实用的在线开路故障诊断方法，专门用于检测并联逆变器系统中的功率开关管开路故障。该方法通过分析零序电流特征，能够有效缓解过流应力，避免并联系统中的电气元件发生二次故障，从而提升系统的可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的组串式及集中式光伏逆变器具有重要应用价值。在大型地面电站及工商业场景中，多机并联运行是主流架构，功率器件的开路故障诊断直接关系到系统的可用率与运维成本。该方法通过零序电流实现故障定位，无需额外传感器，易于集成至iSolarCloud智能运维平台。建议研发团队将其转化为在线诊断算法，...
双馈风力发电系统背靠背变流器开路故障诊断方法
Open-Switch Fault-Diagnostic Method for Back-to-Back Converters of a Doubly Fed Wind Power Generation System
Hongshan Zhao · Liangliang Cheng · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年4月
为提升风力发电机组变流器的可靠性与可用性，本文提出了一种针对双馈风电系统背靠背变流器开路故障的实时诊断新方法。该方法基于变流器运行时的电流变化特征，能够有效识别功率器件故障，为风电变流器的状态监测与故障预警提供技术支撑。
解读: 该研究直接服务于阳光电源风电变流器产品线。风电变流器作为风电机组的核心部件，其可靠性直接影响电站运维成本。该故障诊断方法可集成至阳光电源iSolarCloud智能运维平台，通过实时监测电流特征，实现对IGBT等功率器件开路故障的精准定位与预警，从而降低非计划停机时间。建议研发团队将此算法模块化，应用...
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