36、电动汽车牵引逆变器故障诊断与光伏电站对高压电网影响研究

电动汽车牵引逆变器故障诊断与光伏电站对高压电网影响研究

1. 电动汽车电气驱动挑战与故障诊断方法

• 电气驱动挑战
  • 功能安全涉及对系统故障的认知、评估、预测、检测和控制。动力系统中的故障可能出现在执行器、电机、传感器或控制单元等设备中。其中，动力系统中大部分广泛存在的缺陷源于控制电路和功率转换器。据相关研究，逆变器控制电路故障占比达 53%。功率器件常见的故障有开路和短路故障，这些故障可能由外部或内部因素引起，如错误的栅极电压、热循环导致的键合导体抬起、操作人员失误和开关中断等。
  • 本文主要聚焦于功率转换器和电流传感器阶段的故障检测，具体研究的故障包括：逆变器短路开关/逆变器开路开关、电流传感器故障。
• 不同工况下电流相位状态
  • 正常情况下，电流相位由矢量控制原理生成。当在上级功率器件中注入开路故障时，仅输出负电流；逆变器短路开关时，输出电流包含更多谐波；对电流传感器添加噪声强度会产生错误测量，噪声协方差经过校准以反映从连续功率谱密度（PSD）到离散噪声协方差的隐式转换。
• 故障诊断方法
  • 故障诊断流程如下：
    1. 测量不同运行模式下各相的输出电流。
    2. 基于 Welch 方法和 Findpeaks 函数进行信号预处理和特征选择，以收敛到最适合的数据，提高机器学习算法的准确性。
    3. 训练 KNN