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基于半波电流关键特性的逆变器开路故障诊断方法
Open-Circuit Fault Diagnosis Method for Inverters Based on Critical Characteristics of Half-Wave Current
Bo Liu · Tingna Shi · Yan Yan · Guozheng Zhang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月
快速准确地诊断功率开关开路故障对于电压源逆变器的可靠运行至关重要。本文提出了一种适用于各种转速运行工况的逆变器功率开关开路故障诊断方法。首先，建立了正常和故障状态下三相电流的详细模型。然后，通过设计临界区域消除了故障特征对控制参数和加速度的依赖性。在此基础上，对不同故障后特征量的变化趋势进行了定量分析，为诊断阈值的设计提供了理论依据。最后，通过实验室搭建的硬件测试平台验证了所提方法的有效性。实验结果表明，所提方法能够识别各种开路故障，在恒速、变速以及不同控制参数下具有良好的泛化能力和鲁棒性。
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于半波电流临界特征的逆变器开路故障诊断技术具有重要的应用价值。作为全球领先的逆变器制造商，阳光电源在光伏逆变器、储能变流器等产品线中广泛采用电压源逆变器拓扑，功率开关器件的可靠性直接影响系统的可用率和运维成本。 该技术的核心创新在于通过设计临界区域消除了故障特征对控...
基于数字孪生的五电平ANPC多电平变换器开路故障诊断
Digital Twin Enabled Open-Circuit Fault Diagnosis for Five-Level ANPC Multilevel Converters
Majid T. Fard · Benjamin J. Luckett · JiangBiao He · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年9月
本文提出一种面向五电平有源中点钳位（5L-ANPC）功率变换器的创新性数字孪生（DT）健康监测策略，针对其在高功率、安全关键应用中因半导体器件数量多而导致可靠性下降的问题。该方法构建实时DT副本，利用直流母线电容与飞跨电容电压、负载电流及开关模式等现有信号，在无需额外传感器的前提下实现开关开路故障的快速在线诊断，检测时间小于一个输出基波周期。实验结果验证了该DT健康监测方法在多种工况下的鲁棒性与有效性，显著提升系统可靠性并降低维护成本。
解读: 该数字孪生故障诊断技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。五电平ANPC拓扑与阳光电源储能产品采用的多电平技术架构高度契合，其无需额外传感器、仅利用现有电压电流信号实现快速故障诊断的方案，可直接集成至iSolarCloud智能运维平台，增强预测性维护能力。...
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...
针对风速波动的风力发电系统变流器开路故障鲁棒诊断方法
Robust Diagnosis Method for Open-Circuit Faults in Wind Power System Converters with Special Attention to Wind Speed Fluctuations
Ying Zhu · Bin Sun · Zhinong Wei · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2025年5月
本文提出了一种用于风力发电变流器开路故障（OCF）的鲁棒故障诊断框架，重点解决两大挑战对故障诊断的影响，即风速波动（由塔影效应、风切变和复杂环境条件引起）和噪声干扰。本文的主要贡献包括：1）采用派克变换的实时电流幅值归一化（RCAN）机制，用于动态信号校正；2）一种风自适应采样（WAS）策略，用于同步数据采集；3）一种新颖的混合深度学习架构，结合用于时间分析的改进门控循环神经网络（IGRNN）和用于空间特征提取的马尔可夫转移场残差网络（MTF - ResNet）。该方法通过WAS采样处理经RCA...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对风电变流器开路故障的鲁棒诊断技术具有显著的跨领域应用价值。尽管研究聚焦风电系统，但其核心方法论与阳光电源的光伏逆变器、储能变流器等电力电子设备的故障诊断需求高度契合。 该技术的创新点在于通过实时电流幅值归一化（RCAN）机制和风速自适应采样策略，有效应对了动态工况...
基于引入欧拉算法的灰色预测理论的双绕组容错永磁电机驱动系统开路故障诊断策略研究
Research on Open Circuit Fault Diagnosis Strategy for DFPMM Drive System Based on Grey Prediction Theory With the Introduction of Euler Algorithm
Xuefeng Jiang · Shirui Yang · Xiaokang Weng · Zhijian Wei 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年8月
双绕组容错永磁电机（DFPMM）具有功率密度高、效率高、运行稳定和容错能力强等特点，在军事和民用电力驱动系统中得到了有效应用。电气故障客观存在，任何单一电气故障都会影响电力驱动系统的可靠性。故障诊断和容错运行是电机驱动系统稳定运行的关键技术。针对传统开路故障（OCF）诊断方法速度不够快、智能化程度不足以及在负载突然变化时易误诊等问题，提出了一种基于引入欧拉算法的灰色预测理论的双绕组容错永磁电机驱动系统故障诊断策略。灰色预测理论可利用引入欧拉算法的灰色预测模型，用较少的数据对系统变化进行估计和预测...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文提出的基于改进灰色预测理论的开路故障诊断策略具有重要的应用价值。双绕组容错永磁电机（DFPMM）的高功率密度和强容错特性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追求的技术方向高度契合。 该技术的核心价值在于通过引入欧拉算法优化灰色预测模型，实现了对功率...