面向电力电子电路故障诊断的拓展型教学案例探究

为进一步加强“电力电子技术”课程理论教学与实际应用的紧密联系,围绕模块化多电平变流器的子模块故障诊断,对拓展型教学案例进行了探究。针对变流器系统子模块开关器件的开路故障,通过分析其故障特征,设计了基于模型预测的故障诊断算法,基于电容电压预测结果实现故障诊断。仿真分析证实了所提诊断算法的有效性,能使学生直观理解和掌握电力电子器件故障诊断过程,帮助他们更好地理解、巩固和拓展相关知识点,激发他们的学习兴趣和创新思维。

器件共享型三电平逆变器容错控制

针对有源中点钳位(ANPC)型三电平逆变器现有容错拓扑难以对多桥臂多开关管复合开路故障进行有效容错、以及器件利用率较低的问题,提出了器件共享型ANPC三电平逆变器容错拓扑,对系统单管、相内双管以及相间多管等不同故障类型设计了容错拓扑重构方法,在不降低或少量降低系统输出性能的情况下实现对各类复合故障的有效容错。为解决传统离线容错控制算法对非预期故障容错能力较弱的问题,提出了一种基于组合逻辑的自适应容错控制算法,根据故障类型和故障位置在线求解并获得合适的容错拓扑重构开关驱动控制信息,生成有效的容错控制开关状态表,结合PWM容错控制算法,实现故障的实时容错控制。仿真和实验结果表明,器件共享型容错拓扑能够保证逆变器在容错运行时的输出性能,且器件利用率高,冗余成本较低。

基于CANopen的CCBⅡ制动机网络控制系统设计

针对当前广泛应用于重载列车的CCBⅡ制动机系统关键技术国产化程度较低、传统网络协议组网复杂的问题,本文引入CANopen网络协议,对CCBⅡ制动机系统的网络控制技术进行研究。在对CCBⅡ制动机组成结构及工作原理进行剖析的基础上,提出了基于CANopen协议的制动机网络控制系统总体架构,完成了控制网络中基本功能控制节点的软硬件设计。其中硬件部分完成了通用型功能控制节点的硬件设计;软件部分则针对主、从节点分别完成了基于CANopen的通信调度与控制功能模块的设计。最终对CCBⅡ制动机系统进行"五步闸"功能测试,验证了基于CANopen的CCBⅡ制动机控制网络通信功能与基本的制动控制功能。本系统也为CCBⅡ制动机其他关键部件的国产化研究提供了测试与验证平台。