基于无标度网络的电力电子系统故障诊断研究

论文摘要

随着功率半导体器件和电力电子技术的发展,电力电子设备广泛应用于工业领域的各个方面。做为整体系统的重要组成部分,电力电子设备的可靠性是系统稳定运行的保证。因此,有必要开展电力电子系统的故障诊断研究,减少设备发生故障的概率,提高系统的安全稳定性。目前,复杂网络的概念已经在社会科学、计算机、生物、电力系统等领域得到广泛应用,大量的真实系统都被证实具有小世界特性和无标度特性,小世界网络理论和无标度网络理论是分析网络行为特性的有效工具。因此,可以通过复杂网络理论研究电力电子系统的网络特性,从网络的角度研究电力电子系统的结构和稳定性等问题,从而实现电力电子系统的故障诊断、脆弱性分析和稳定性分析。本文首先建立了电力电子系统的网络模型,计算分析了电力电子系统的网络特性,在此基础上研究了电力电子系统故障发生时网络特性的变化特点,最后通过有向图连通性的分析,对节点重要性进行了评估。本文主要工作包括以下内容：1、建立了两种电力电子系统的无向图网络模型,比较了各自对网络特性的影响,并确定采用共地元件断开的模型作为分析的对象。在此模型基础上,开发了一种可以与Protel软件连接的“电力电子系统网络特征参数计算软件”,并采用该软件计算分析了典型的电力电子系统,验证了大部分的电力电子系统具有小世界特性和无标度特性。2、建立了短路故障和断路故障的网络模型,并从理论上分析了网络中不同节点在两种故障模式下对网络结构及网络特性所造成的影响。在此基础上,开发了“电力电子系统网络故障分析软件”,通过实例分析证实了理论分析的正确性。3、研究了电力电子系统无标度特性的特点,建立了电力电子系统的有向图网络模型,并分析了网络中各个节点对整体网络连通性的影响,对节点重要性进行了评估。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 电力电子系统故障诊断的研究背景及意义
• 1.2 故障诊断的研究现状
• 1.3 复杂网络的研究现状
• 1.4 本文主要的研究内容和章节安排
• 1.5 本章小结
• 第二章 电力电子系统的网络模型
• 2.1 复杂网络的起源及发展
• 2.1.1 规则网络
• 2.1.2 随机网络
• 2.1.3 复杂网络
• 2.2 复杂网络的统计特性
• 2.2.1 复杂网络的特征参数
• 2.2.2 复杂网络的小世界特性判定
• 2.2.3 复杂网络的无标度特性判定
• 2.3 电力电子系统网络模型
• 2.4 本章小结
• 第三章 电力电子系统的网络特性分析
• 3.1 电力电子系统特征参数的算法
• 3.1.1 电力电子系统的拓扑信息
• 3.1.2 电力电子系统网络信息的搜集
• 3.1.3 特征参数的软件算法及流程
• 3.2 L6562功率因数校正器的特性分析
• 3.2.1 L6562功率因数校正器的特征参数计算
• 3.2.2 L6562功率因数校正器的特征参数分析
• 3.3 部分电力电子系统的分析结果
• 3.3.1 15V/2000A电镀电源
• 3.3.2 Tl494开关电源电路
• 3.4 本章小结
• 第四章 电力电子系统的故障分析方法
• 4.1 电力电子系统的故障拓扑
• 4.2 系统故障对网络特征参数的影响分析
• 4.2.1 短路故障的影响分析
• 4.2.2 断路故障的影响分析
• 4.3 电力电子系统网络故障分析算法
• 4.3.1 故障拓扑的邻接矩阵变化特点
• 4.3.2 故障分析的算法及流程
• 4.4 15V/2000A电镀电源的故障分析实例
• 4.4.1 短路故障分析
• 4.4.2 断路故障分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 电力电子系统的连通性分析
• 5.1 网络连通性
• 5.1.1 无标度网络故障特性
• 5.1.2 电力电子系统的连通性
• 5.2 电力电子系统的有向图网络
• 5.2.1 有向图网络模型
• 5.2.2 电力电子系统有向图的网络特征参数
• 5.2.3 与无向图网络特征参数的比较
• 5.3 有向图连通性的分析
• 5.3.1 有向图网络连通性的分析方法
• 5.3.2 L6562功率因数校正器的连通性分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 1. 所做的工作
• 2. 进一步工作的设想
• 参考文献
• 附录1:15V/2000A电镀电源的原理图
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件