电力电子方向毕业论文

　　随着社会的发展和科技的进步,电力电子技术发展十分迅速，日趋广泛地应用于能源、工业、信息、家电消费品等领域。下文是学习啦小编为大家搜集整理的关于电力电子方向毕业论文的内容，欢迎大家阅读参考!

　　电力电子方向毕业论文篇1

　　浅析电力电子系统故障诊断方法

　　摘要：由于故障诊断是从被监测和诊断的对象表征去寻找故障的成因、部位，并确定故障的严重程度的，因此，如果把由已知故障去分析系统或设备的运行特性与表征叫做正问题，那么故障诊断就是逆问题了。

　　关键词：电力电子系统，故障诊断

　　电力电子电路的实际运行表明，大多数故障表现为功率开关器件的损坏，其中以功率开关器件的开路和直通最为常见。电力电子电路故障诊断与一般的模拟电路、数字电路的故障诊断存在较大差别，由于电力电子器件过载能力小，损坏速度快，其故障信息仅存在于发生故障到停电之前数十毫秒之内，因此，需要实时监视、在线诊断;另外电力电子电路的功率已达数千千瓦，模拟电路、数字电路诊断中采用的改变输入看输出的方法不再适用，只能以输出波形来诊断电力电子电路是否有故障及有何种故障。

　　故障诊断的关键是提取故障的特征。故障特征是指反映故障征兆的信号经过加工处理后所得的反映设备与系统的故障种类、部位与程度的综合量。故障诊断方法按提取特征的方法的区别，可分为谱分析方法、基于动态系统数学模型的方法、采用模式识别的方法、基于神经网络的方法、专家系统的方法、小波变换的方法和利用遗传算法等。这些方法将在下文具体介绍。

　　1.故障诊断中的谱分析方法

　　在故障诊断中比较常用的信号处理方法是谱分析。。常用傅里叶谱、沃尔什谱，另外还有滤波、相关分析等。谱分析的目的：信号中包含噪声，为了提取特征;故障信号的时域波形不能清楚地反映故障的特征。而电力电子电路中包含故障信息的关键点信号通常具有周期性，因此可以用傅里叶变换将时域中的故障波形变换到频域，以突出故障特征，实现故障诊断。

　　傅里叶变换是将某一周期函数分解成各种频率的正弦分量，类似地，沃尔什变换是将某一函数分解成一组沃尔什函数分量。自适应滤波是一种数字信号的处理统计方法，它不需要知道信号一二阶的先验统计知识，直接利用观测资料，通过运算改变滤波器的某些参数，而使自适应滤波器的输出能自动跟踪信号特性的变化。在电力电子系统故障诊断中，可以用自适应处理来实现噪声抵消，谱线增强等功能，从噪声背景下提取故障特征，从而实现准确的诊断。

　　2.参数模型与故障诊断

　　如果系统的数学模型是已知的，就可以通过测量，估计系统的状态和参数，确定状态变量和系统参量是否变化。采用基于系统数学模型的故障诊断方法，可以从较少的测量点去估计系统的多个状态量或系统参数，从而实现故障诊断。

　　进一步又可以分为检测滤波器方法、状态估计法和参数辨识方法三种。

　　2.1检测滤波器方法

　　它将部件、执行机构和传感器的故障的输出方向分别固定在特定的方向或平面上。

　　2.2状态估计法

　　通过监测系统的状态变化，也能反映由系统参数变化引起的故障，并对故障进行诊断。与一般的状态估计不同，在进行故障诊断时，并不是去估计未知的状态信息，而是借助观测器或卡尔曼滤波器去重构系统的输出，以便取得系统输出的估计值。这个估计值与实际输出值之差就叫量测残差。残差中含有大量的系统内部变化的信息，因此可以作为故障诊断的依据。状态估计法的优点是在线计算量小，诊断速度快。

　　2.3参数辨识方法

　　实时辨识出系统模型的参数，与正常时模型的参数比较，确定故障。常用的有最小二乘法。

　　3.模式识别在故障诊断中的应用

　　故障的模式识别就是从那些反映系统的信息中抽取出反映故障的特征，并根据这些特征的不同属性，对故障进行分类。用模式识别方法进行故障诊断，是根据样本的数学特征来进行的，因此它不需要精确的数学模型。。对于一些被诊断对象数学模型过于复杂、不易求解的问题，模式识别方法也是适用的。另外，在对工业系统的故障诊断中应尽量利用非数学(包括物理和结构)方面的特征，设计出各种各样的特征提取器，这样将有利于利用对已有系统的知识，有利于减少计算工作量。由于特征的选择和提取与待识别的模式紧密相关，故很难有某种泛泛的规律可循。目前常用的方法有：最小距离分类法，Bayes分类法，Fisher判别法，从参数模型求特征，用K-L变换提取特征等

　　4.基于神经网络的故障诊断方法

　　利用神经网络的自学习、自归纳能力，经过一定的训练，建立起故障信号与故障分类之间的映像关系。利用学习后的神经网络，实现故障诊断。神经网络是由大量的神经元广泛互连而成的网络，这里以BP网络为例加以介绍。BP网络是单向传播的多层前向网络，它由输入层、中间层和输出层组成，中间层可有若干层，每一层的神经元只接受前一层神经元的输出。BP网络中没有反馈，同一层的节点之间没有耦合，每一层的节点只影响下一层节点的输入。

　　BP网络一般采取的学习算法是：网络的输出和希望的输出进行比较，然后根据两者之间的差调整网络的权值，最终使误差变为最小。当电力电子电路发生故障时，如果能够利用神经网络的学习能力，使故障波形与故障原因之间的关系通过神经网络的学习后保存在其结构和权中，然后将学习好的神经网络用于故障诊断，神经网络就可以通过对当前电压或电流波形的分析，得出故障原因，从而实现故障的在线自动诊断。

　　5.专家系统

　　由于故障诊断是从被监测和诊断的对象表征去寻找故障的成因、部位，并确定故障的严重程度的，因此，如果把由已知故障去分析系统或设备的运行特性与表征叫做正问题，那么故障诊断就是逆问题了。这种逆问题的求解明显不同于正问题的求解，而人工智能AI(ArtificialIntelligence)技术中的专家系统ES(ExpertSystem)正是解这种逆问题的有利工具。专家系统是人工智能研究的一个分支，它是通过模拟专家的经验，实现故障诊断。专家系统的结构如下表所示：一个典型的诊断专家系统通过在线监测并进行数据采集、存贮，然后传送到诊断运行中心，在这里由专家系统进行处理、分析和诊断，最后将诊断结果和处理建议自动地反馈回运行现场。因此，专家系统是诊断系统中最核心的部分。

　　6.小波变换的方法

　　在故障诊断中,突变信号往往对应着设备的某种故障，分析和识别系统中产生的各种波形信号，并判别其状态，是进行电路故障诊断中的有效方法之一。设备正常运行时发出的信号较平稳，一旦设备出现故障，就将发出具有奇异性的动态非平稳信号。为了实现设备故障的快速、准确检测，必须有效地识别故障发生瞬间的非平稳信号。信号的处理与分析是故障预测和诊断的基础，提高诊断的准确度需要信号处理和分析方法，小波变换以其对非平稳信号局部化分析，及良好的时—频定位功能的突出优点，为故障诊断提供了新的、强有力的分析手段，弥补了传统故障诊断中因为专家的经验知识很难精确描述，存在知识获取的“瓶颈”问题。。

　　7.遗传算法

　　遗传算法GA(GeneticAlgorithm)是一种新发展起来的优化算法，目前它已经成为人们用来解决高度复杂问题的一个新思路和新方法。它依据适者生存、优胜劣汰的进化规则，对包含可能解的群体进行基于遗传学的操作，不断生产新的群体并使群体不断进化，同时以全局并行搜索优化群体中的最优个体以求得满足要求的最优解。GA以其能以较大概率求得全局最优解、计算时间较少、具有较强鲁棒性等特点在电力电子故障诊断系统中也得到了应用。合理利用采集信息(即把采集信息分为三层)，运用遗传算法进行分层信息故障诊断;将遗传算法应用在故障诊断专家系统的推理和自学习中，可以克服专家系统存在的推理速度慢和在先验知识很少的情况下知识获取困难的障碍，提高了专家系统的适应性。

　　参考文献：

　　[1]虞和济.故障诊断的基本原理[M].北京;冶金出版社，1989.

　　[2]周青龙.故障诊断与监控[M].北京;兵器工业出版社，1992.

　　[3]宋报维.系统可靠性设计与分析[M].西安;西北工业大学出版社，2000.

　　[4]蒋建国等.故障诊断学及其在电工中的应用[M].北京;科学出本社，1995.

　　电力电子方向毕业论文篇2

　　浅谈电力电子仿真教学

　　摘要：该文介绍了一种基于multisim仿真软件的电力电子课程教学方法。并选择了两种典型的电力电子电路进行仿真实验，通过实验过程详细说明了仿真电路的建立、电子元件的选择、电路参数设置以及波形分析。

　　关键词：multisim;仿真;电力电子电路

　　1 概述

　　电力电子技术是强电专业的一门核心基础课程，其实践性很强，对学生的动手能力要求较高。笔者在该课程的教学过程中发现主要存在以下几个问题：

　　1)学生很难理解电力电子器件的工作原理，比如晶闸管的导通和关断条件。

　　2)在授课过程中电力电子波形的绘制需要花费较长的时间，尤其是三相电路的相关波形。

　　3)在实训过程中耗材的损耗很大，比如晶闸管、晶体管等。

　　4)电力电子系统多为高电压、大电流的大功率系统，实训过程中对于学生的人身安全和设备安全不能得到绝对保证。

　　如果在教学过程中引入计算机仿真技术就可以很好的解决这些问题，同时仿真教学可以使得教学过程更为生动、直观，有利于激发学生的学习兴趣，提高教学质量。

　　2 multisim仿真软件介绍

　　20世纪80年代加拿大的IIT公司推出了一款颇具特色的电子仿真软件EWB5.0，其界面形象直观、操作方便、分析功能强大、易学易用。Multisim软件是它的升级版，本文中所使用的是最新的multisim10版本，其主要特点有：

　　1)具有完全交互式的仿真器，允许使用者对电路进行实时的改变，并能实时的看见电路仿真结果。

　　2)具有二十多种不同的虚拟仪器，包括示波器、万用表、频谱分析器等。

　　3)功能强大的教学选项，老师可以自行制定Multisim 10的使用界面和可能选用的仪器和分析，从而控制学生在电路中所见的画面，以及能够存取的功能。

　　4)16000个零件数据库，16000个零件资料库。

　　图1为multisim10的主界面。

　　3 仿真实例

　　1)单相半波可控整流电路(阻性负载)

　　启动multisim10软件，从其元件库中选择所需的电路元件，连接成电路。如图2所示。其中双踪示波器用来显示触脉冲和负载上的电压波形，A相位为负载波形，B相位为触发波形。

　　启动电路开始仿真，波形如图3所示，显然负载上的波形为缺口的正弦半波波形。

　　2)三相半波可控整流电路(阻感性负载)

　　如图4所示为三相半波整流电路，负载为阻感性负载。图5为阻感性负载上的电压波形。

　　4 结束语

　　利用multisim实现仿真实验教学，同传统的电力电子实验相比，可以边实验边修改，由于使用的元器件和仪表都是虚拟的，所以不存在安全问题，另外实验成本低，实验效率高，实验结果直观形象。学生在仿真实验过程中，有自己独立思考的时间和空间，有利于培养学生的创新思维能力。但是仿真实验并不能完全取代传统的实验手段，因为学生在仿真实验中看到的都是理想波形，而实际上会存在很多的干扰信号，学生只有在真实的硬件试验中才会掌握。只有将仿真实验与硬件实验相结合，才能帮助学生更快更好地掌握知识，进一步提高学生的综合实验和创新的能力。

　　参考文献：

　　[1] 王兆安，黄俊. 电力电子技术[M].4版.北京：机械工业出版社，2000.

　　[2] 王云亮. 电力电子技术[M].北京：电子工业出版社，2006.

　　[3] 聂典，丁伟. Multisim10计算机仿真在电子电路设计中的应用[M].北京：电子工业出版社，2009.