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牵引逆变器系统中IGBT与传感器的故障诊断
| 论文题名： | 牵引逆变器系统中IGBT与传感器的故障诊断 |
| 关键词： | 电气化铁路;牵引逆变器;绝缘栅双极型晶体管;传感器;故障诊断 |
| 摘要： | 随着我国铁路的迅速发展，电力牵引交流传动系统作为铁路上列车的动力源泉，其是否可靠对于列车的安全运行有着至关重要的作用。但是目前牵引传动系统主电路中IGBT模块和传感器经常发生故障，导致列车异常运行，甚至发生停车等突发事故。为了能够快速定位故障，便于后期的维修更换以及降低运行成本，研究牵引传动系统的在线故障诊断技术就显得十分重要。 首先，本文以牵引逆变器系统中IGBT、速度传感器和电流传感器作为研究对象，简要介绍了主电路中IGBT和传感器的故障原因。接着详细分析了IGBT单管故障和双管故障，以及速度传感器故障和电流传感器故障，并探究了这些故障对系统所造成的影响，为在线实时故障诊断提供了一定基础。 其次，通过分析牵引逆变器系统在正常状态和IGBT故障状态下三相电压和电流的变化，推导出了不同IGBT故障类型所对应的故障特征，据此本文分别给出了两种可在线的IGBT故障诊断方法:基于电压残差的故障诊断和基于电流残差的故障诊断。并且为了便于诊断定位，分别设计了两种方法的诊断规则表。在仿真环境下验证了两种诊断算法的正确性，且诊断时间均不超过一个基波周期，并依据诊断结果对比分析了它们的优缺点。 再次，针对速度传感器故障和电流传感器故障，本文应用了一种基于全阶观测器的故障诊断方法，设计了观测器模型，利用其对电机转速和三相电流在线估计，并与传感器的反馈测量值进行对比，产生相应的残差向量，再结合所设计的诊断规则表，进行故障定位。同时为了避免受IGBT故障影响而引起误诊断，诊断算法还利用了三相电流之和等于零这一特征。仿真结果也验证了这种诊断算法的有效性。 最后，以TMS320F28335控制器和RT-LAB实时仿真器为半实物实验平台，编写了相应的DSP控制程序，并在此平台上进行了上述IGBT故障诊断算法和传感器故障诊断算法的验证，实验结果与仿真结果一致，进一步表明诊断算法的可行性。 |
| 作者： | 王亚飞 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 葛兴来 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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