基于短时傅里叶变换和深度网络的模块化多电平换流器子模块IGBT开路故障诊断

针对现有模块化多电平换流器(MMC)子模块故障诊断过程中所需传感器较多、测量干扰较大等问题,提出一种基于深度学习的MMC子模块IGBT开路故障诊断方法。在对MMC子模块开路故障特征进行分析的基础上,利用短时傅里叶变换(STFT)提取桥臂电压信号的谐波分量信息作为故障诊断所需的特征参数。将所得到的特征参数进行处理后构建故障诊断样本,在通过深度置信网络实现故障类型快速检测的基础上,依据不同故障类型,构建多个基于卷积神经网络的故障定位网络,进而实现开路故障的检测与定位。通过129电平的MMC系统仿真模型和降功率的MMC实验系统搭建,对该文所提方法进行了验证。仿真和实验结果表明,所提故障诊断方法可以在减少传感器数量的基础上实现子模块开路故障的诊断,提高系统的可靠性。

基于扰动观测器的五相永磁同步电机开路和短路容错矢量控制

针对反电动势含有3次谐波的五相永磁同步电机(PMSM)开路和短路故障导致转矩脉动大的问题,该文提出一种基于扰动观测器的矢量控制(DOB-FOC)策略。该策略基于降阶正交变换矩阵在同步旋转坐标系上建立PMSM开路故障情况下的基波模型,将3次谐波反电动势、短路电流等作为扰动信号。在此基础上,设计扰动观测器,观测出以上扰动导致的转矩脉动,将其转化为q轴补偿电流前馈到q轴电流指令中,有效地抑制了故障导致的转矩脉动,并且实现了PMSM在开路和短路故障情况下的平稳无扰运行。仿真和实验结果验证了所提容错策略的有效性。

基于开口变压器法的交流电机定子非激励相绕组匝间短路检测研究

为了解决交流电机定子绕组中线圈绝缘损伤引起匝间短路故障无法准确、快速定位的问题,提出将检测转子绕组匝间短路的开口变压器法移植到检测交流电机定子绕组匝间短路,定子单相添加激励源,非激励相绕组设置故障点,开口变压器检测故障点所在槽,分析故障前后开口变压器绕组感应电动势的变化。首先阐述开口变压器检测定子非激励相的工作原理,分析正常和故障状态下通过开口变压器铁心漏磁通的表达式,进一步得到开口变压器绕组感应电动势表达式,获取故障变化规律。随后建立交流电机电磁仿真模型,进行仿真分析,最后用一台定子样机进行实验验证。结果表明:故障状态下,随着故障程度的加深,故障点所在槽的开口变压器感应电动势随之减小,证明了开口变压器可以作为离线检测交流电机定子非激励相绕组匝间短路故障的有效手段。

低压Si MOSFETs对SiC/Si级联器件短路特性的影响

由低压硅金属-氧化物-半导体场效应晶体管(Silicon Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, Si MOSFET)和碳化硅结型场效应晶体管(Silicon Carbon Junction Field-Effect Transistor, SiC JFET)构成的SiC/Si级联(Cascode)器件,兼具了低压Si MOSFET易于驱动、SiC JFET高耐压低损耗等优点。该文采用实验和数值模拟的方式研究了低压Si MOSFET对SiC/Si级联器件短路特性的影响,结果表明,在短路过程中SiC/Si级联器件中的SiC JFET最高温度比单独的SiC JFET短路时的最高温度低,SiC/Si级联器件的短路失效时间得到了延长,并且随着Si MOSFET额定电压的增加,SiC/Si级联器件短路失效延长的时间也在增加。

某电机印制板组件用三防胶选用不当案例分析

三防胶质量的好坏直接影响印刷电路板组件的防护效果和产品的可靠性,因此,科学有效地选用合适的三防胶就显得尤为重要。从失效案例入手,首先,通过外观观察和SEM&EDS分析对三防胶的外观及元素成分进行了分析;随后,通过FT-IR分析、TGA分析和DSC分析对三防胶的材质进行了分析;最后,通过离子色谱分析测试了三防胶的离子含量,深入分析了某产品印制板组件因三防胶引起短路打火导致电机失效的问题,并对电路板上三防胶的失效原因和机理进行了详细的阐述,同时提出了切实可行的解决方法与改善建议,对于三防胶的合理选用具有一定的参考意义。

72.5 kV快速真空断路器技术研究及开发

短路故障的快速切除对提高电网输电线路的输电能力和提高电力系统暂态稳定性至关重要。快速真空断路器是实现短路故障快速切除的理想选择。文中目标是设计一款新型单断口72.5 kV快速真空断路器并对其短路电流开断性能进行验证。采用具有多重悬浮屏蔽罩与轻量化技术的72.5 kV真空灭弧室用作灭弧器件,电磁斥力机构用作操动机构,一款特殊设计的油阻尼器用作速度调节器。为满足短路电流开断要求,依据阳极放电模式将分闸速度特性定量化调控为:前15 mm行程内平均分闸速度v1为5 m/s,满开距30 mm内平均分闸速度v2为1.59 m/s。经测试,开发的72.5 kV快速真空断路器的分合时间分别为(1.2±0.04)ms和(18±0.20)ms;进行了T100s(b)方式下的40 kA(rms)和80 kA(rms)的短路开断性能验证。开断结果显示,研制的72.5 kV单断口快速真空断路器满足了国标GB 1984—2014全燃弧时间窗口开断要求。

宽带滤波器传输线法去嵌的研究

为准确获取谐振器材料参数,采用开路短路法、集总参数法、传输线法三种方法分别对谐振器进行去嵌,并分析去嵌对滤波器产生的影响。其中传输线法去嵌无需流片,仿真即可得出谐振器测试结构的寄生参数。采用传输线法对串联、并联谐振去嵌,并运用去嵌后的谐振器材料参数搭建滤波器,滤波器采用九阶π型电路拓扑结构,其带宽为160 MHz,阻带抑制为-25 dB。证实谐振器的测试结构对宽带声表面波滤波器带宽、阻带和零点造成影响,使得去嵌后的滤波器左侧零点向低频偏移,低频抑制上升,高频抑制下降,通带插入损耗增加。

压接型IGBT器件短路失效管壳爆炸特性及防护方法

压接型绝缘栅双极性晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)作为现有柔性直流输电设备的核心部件,在实际应用中,由于承受高电压、大电流的工作环境,容易发生短路过流失效,进而造成的结构爆炸现象。为研究这一爆炸现象的破坏效应及其防护,该文结合多组模拟模块化多电平工况实验,得到IGBT器件短路过流失效爆炸后外壳结构的变形特征。结合电气能量特性的分析和实际爆炸失效形貌特点,建立该IGBT器件结构的数值仿真模型,初步确定实际爆炸过程中的等效TNT爆炸当量。在此基础上,从提高结构自身抗爆能力、增加能量外泄通道、替换结构材料等角度开展IGBT器件的结构优化设计,并进行相关试验验证。结果表明,将管壳的陶瓷材料替换为纤维增强复合材料可有效提高结构的防爆性能,降低器件的破坏程度。

基于DITC的开关磁阻电机功率变换器容错控制方法

针对开关磁阻电机(SRM)功率变换器中开路故障和短路故障导致的相电流和转矩异常情况,提出了一种容错控制方案。通过分析转速波动的机械运动方程,设计了基于参考转矩补偿的开路容错控制算法,以应对开路故障带来的相电流和转矩过大的问题。针对开关管短路故障,通过分析故障相关断区间内电流峰值和斜率变化特性,实现了对短路故障的及时诊断。一旦发现短路故障,将立即阻断故障相的励磁,并切换至开路故障模式,从而实现短路容错控制。两种故障容错方法均建立在直接瞬时转矩控制(DITC)的基础上。设计了转速分别为500 r/min和1000 r/min时开路、短路故障实验,仿真结果验证了该容错控制的正确性和有效性。

某型号MIC控制板开路故障的研究分析与改进

文章介绍了某型号MIC控制板的故障研究分析流程,经研究分析,该故障为硅麦器件芯片SMT虚假焊和键合工艺缺陷导致开路所引起引起。作者通过外观检查、电性能测试、X-ray透视、CT扫描检查和切片分析等失效分析手段,了解失效产品故障现象,确定分析手段及方法,找出了产品失效的根本原因,并为企业提出了有针对性的改进方案,产品改善后,避免了类似故障的再次发生。

摩擦纳米发电机等效电偶层模型

从电偶极子和电偶层的物理性质出发,将摩擦纳米发电机的摩擦层和电极层分别视为电偶层,在机械外力作用下摩擦层电偶极矩变化使电极层发生静电感应,产生附加极化电流,在电极层之间建立电势差。电极层的等效电偶极矩总是等于摩擦层电偶极矩增量的负值,进而得出摩擦层连同电极层组成的系统电偶极矩守恒,给出摩擦纳米发电机电偶层模型的数学表述和解算过程。以垂直接触分离式、水平滑动式和独立层式摩擦纳米发电机的基本机型为研究对象,利用电偶层模型解算了其短路转移电荷量、开路电压、附加极化电流密度和固有电容。结果表明,电偶层模型简洁高效,可以给出绝大部分参量的解析解,相关结论与既有结论具有高度一致性且模型解算过程中未使用近似计算。

DP船舶直流闭环母排短路压降穿越FMEA分析

短路压降穿越能力是衡量带有DPS-2或DPS-3附加标志的海洋工程船舶电力系统在合排或闭环操作时是否满足冗余要求的一个重要指标,也是动力定位FMEA分析和船级社考察的重点。具有优良短路压降穿越能力的电力系统对海洋工程船舶的安全作业有着重要的意义。本文以某型风电安装船为例,介绍了直流公共母排系统在动力定位(DP)船舶上的应用,简要分析了由于直流母排短路而产生的压降对全船动力定位的影响及其相比传统交流系统的优势,并指明了动力定位FMEA分析时应当注意的事项。

新型可控换相换流阀特征建模与短路特性

对新型可控换相换流器投产后人工接地短路试验的情况进行了研究,介绍了可控换相换流器的工程化建模和工作原理,对比了自然换相和可控换相2种工作模式下短路特性的差异。对比结果表明,可控换相换流器可以在交流侧电压大幅度波动时维持功率传输,有助于系统频率恢复和系统稳定。

光伏发电变换器的功率管故障检测与定位研究

光伏发电变换器容易因为功率器件发生开路故障或短路故障造成系统停机,在并网状态下还会对公共电网造成瞬间冲击。为了有效识别光伏发电变换器存在的功率管故障,提出一种低成本的光伏串联谐振变换器的功率管故障检测与定位策略,可以在变换器输入侧功率管发生短路故障和输出侧功率管发生开路故障时快速实现对故障的精确检测与定位,使系统能够快速检测到故障并及时地应对故障。对于输入侧功率管的短路故障,利用基于光伏组件电压测量的方法来检测短路故障;输出侧的功率管开路故障则通过检测与直流母线共用同一个地的2个底部开关的电压来发现。搭建一台300 W的实验样机对所提方案进行验证,实验结果表明本文方案可以快速精准地识别2种功率管故障,并在检测到故障后及时控制系统使其恢复到可接受的工作状态。

CT二次回路故障检测防误闭锁装置的研究和应用

继电保护装置在发配输环节中必不可少,其电流采样需使用电流互感器(CT)获取。如果CT的端子接线松动、绝缘老化、外皮破损致使其故障以及人为误操作等,就可能造成CT二次回路的短路或开路现象。提出一种CT二次回路故障检测防误闭锁装置,采用了模块化的设计,施工简单,适用于大部分现有保护装置的改造,可适用于各种类型微机保护、自动化以及计量装置的CT二次回路短路故障检测和中性线断线检测,可避免继电保护装置误动作,防范人为误操作和检修质量不到位造成的故障,给操作者提供容错机会。

电力行业EMC检测之浪涌抗扰度试验不确定度评定实例分析

为了实现对浪涌发生器的测量结果不确定评定,依据JJF 1741—2019《浪涌(冲击)模拟器校准规范》的校准方法,对浪涌发生器的开路放电电压、开路电压波前时间、短路电流等进行测量,分析了不确定度来源,对浪涌发生器开路放电电压、开路电压波前时间、短路电流等测量结果不确定作出了评定。

SiC JFET的短路失效模型及其失效机理研究

以SiC JFET作为短路失效研究的器件,基于Matlab/Simulink仿真软件,建立SiC JFET的短路失效模型,同时添加迁移率模型和沟道泄露电流,其中,迁移率模型考虑了场强和温度变化,泄露电流考虑了Ith、Idiff、Iav三种电流分量,使短路失效模型更优于以往JFET失效模型。使用TCAD半导体器件仿真软件拟合了在短路失效时SiC JFET内部沟道电流的比重分布和走向路径等情况。结果表明:SiC JFET短路失效的主要原因是温度的迸发式增长,产生大量热集中于漏源极沟道处,从而产生泄露电流。最后,在此基础上,探究了SiC JFET的重复应力短路退化现象,以此进一步研究JFET器件的短路失效机理。

核电站降低火灾导致热短路误动作的电路设计研究

针对核电站在火灾概率安全分析中热短路导致电路误动作的问题,通过研究火灾概率安全分析评估的电路失效分析方法、核电厂电气电路设计功能及电缆在火灾中的失效模式,结合工程设计实践,提出核电站电气电路设计降低热短路导致误动作的电路设计方法,并给出在核电站设计中应用的实施办法,以及通过该方法完成的电路设计优化实践案例。

芯片短路失效分析注意点

对芯片内部短路失效,可以使用EMMI和OBIRCH测试进行定位,但又不能完全采用常规的失效分析方法,本文就芯片内部短路失效注意点进行详细剖析。

支撑失效对变压器绕组短路动力学特性的影响

本文中作者以110kV电力变压器为例,结合理论分析和有限元方法对考虑局部支撑失效影响的变压器绕组短路动力学特性进行了数值仿真研究,建立了短路条件下的变压器绕组电磁-结构耦合动力学分析模型,并利用三维有限元方法计算了短路电流作用下漏磁场与电磁力分布。对不同垫块、撑条支撑失效情况进行了模拟,比较分析了局部支撑失效对绕组幅向和轴向振动位移特性。结果表明:支撑失效后的绕组局部线饼位移都出现了剧烈显著变化,相比正常绕组的最大振动位移增加168%,将为研究真实工况下的电力变压器绕组变形以及短路动力学关联特征提供重要参考。