整流-逆变电路故障模式研究_(matlab仿真与神经网络识别故障)

新疆大学毕业论文（设计）新疆大学毕业论文(设计)题目：整流-逆变电路故障模式研究指导老师:帕孜来学生姓名：赵小平所属院系：电气工程学院专业：自动化专业班级：081班完成日期：2012年5月23日新疆大学毕业论文（设计）声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。学生签名：年月日新疆大学毕业论文（设计）摘要随着电力电子技术的迅猛发展，电力电子设备技术设备广泛应用于国防军事和工业生产。同时电力电子电路的故障问题也越来越突出，电力电子设备一旦发生故障，可能造成装置或系统的损坏甚至威胁到生命财产安全。因此，对电力电子设备进行故障模式的研究，尤其是应用自动故障诊断技术，是有其现实意义和经济意义的，开展相关的理论和方法研究尤为重要。本文首先阐明了电力电子电路故障诊断的特点。在MATLAB软件Simulink环境下完成了对三相全控桥式整流电路和三相逆变电路的仿真，得到了各种故障状态的输出波形。然后进行傅里叶变换，产生特征相量，进行BP神经网络训练和仿真，对得到的结果进行分析，实现对电力电子电路的神经网络故障诊断。关键词：电力电子装置；整流电路；三相逆变电源；BP神经网络；PID控制ABSTRACTAlongwiththefastdevelopmentofpowerelectronictechnology,powerelectronicequipmenttechnologyequipmentiswidelyusedinmilitaryandindustrialproduction.Atthesametimeofpowerelectroniccircuitfaultproblemalsomoreandmoreprominent,powerelectronicequipmentbreakdown,maycausethedeviceorsystemfailureandeventhreattolifeandpropertysafety.Therefore,thepowerelectronicequipmentfaultpatternresearch,especiallytheapplicationofautomaticfaultdiagnosistechnology,hasitspracticalsignificanceandeconomicsignificance,developingtherelatedtheoryandmethodisveryimportanttostudy.Thispaperexpoundsthecharacteristicsoffaultdiagnosisofpowerelectroniccircuits.IntheMATLABsoftwareundertheSimulinkenvironmentforthecompletionofthethreephasefullycontrolledbridgerectifiercircuitandathree-phaseinvertercircuitsimulation,obtainedbyvariousfaultstateoftheoutputwaveform.ThentheFouriertransform,producefeaturevector,theBPneuralnetworktrainingandsimulation,theresultscanbeanalyzed,forpowerelectroniccircuitfaultdiagnosisneuralnetwork.Keywords：Powerelectronicdevice;rectifier;inverter;BPneuralnetwork;thePIDcontrol新疆大学毕业论文（设计）目录1绪论.......................................................错误!未定义书签。1.1电力电子技术及其重要作用.................................错误!未定义书签。1.2电力电子电路故障诊断的目的与意义.........................错误!未定义书签。1.3电力电子电路故障诊断概述.................................错误!未定义书签。1.4电力电子电路故障诊断方法.................................错误!未定义书签。1.5电力电子电路故障诊断难点.................................错误!未定义书签。1.6本文研究的主要内容.......................................错误!未定义书签。2整流-逆变电路结构及故障特性............................................-1-2.1三相桥式全控整流电路结构.............................................-1-2.1.1三相桥式全控整流电路结构特性.......................................-1-2.1.2三相桥式全控整流电路工作特性.......................................-1-2.2三相桥式全控整流电路的故障特性分析...................................-2-2.2.1整流电路故障模型分析...............................................-2-2.2.2整流电路故障分类...................................................-3-2.3三相逆变电路结构.....................................................-4-2.3.1三相桥式电压源逆变电路结构特性.....................................-4-2.3.2三相逆变电路工作原理...............................................-4-2.4三相逆变电路的故障特性分析...........................................-5-2.4.1三相逆变电路模型分析...............................................-5-2.4.2三相逆变电路故障分类...............................................-5-2.5故障采样点分析.......................................................-6-3电路仿真模型的建立及故障模式分析.......................................-7-3.1MATLAB简介..............................................错误!未定义书签。3.2Simpowersystems仿真工具箱...............................错误!未定义书签。3.2.1SimPowerSystems专用模块库的特点.......................错误!未定义书签。3.2.2SimPowerSystems专用模块库的强大功能...................错误!未定义书签。3.3整流电路仿真模型的建立及故障模式分析.................................-7-3.3.1三相桥式全控整流电路的SimPowerSystems仿真.........................-7-3.3.2三相桥式全控整流电路故障仿真分析...................................-8-3.4逆变电路仿真模型的建立及故障分析....................................-12-3.4.1三相逆变电路的simulink仿真.......................................-12-4基于BP神经网络的整流-逆变电路故障模式识别............................-16-4.1BP神经网络.........................................................-17-4.1.1BP神经网络的结构.................................................-17-4.1.2BP神经网络的原理和算法...........................................-17-4.1.3BP神经网络存在缺陷...............................................-19-4.1.4BP神经网络的改进算法.............................................-19-4.2BP神经网络的设计...................................................-21-4.2.1网络层数的选择....................................................-21-新疆大学毕业论文（设计）4.2.2网络隐含层的神经元数..............................................-21-4.2.3初始权值的选取....................................................-21-4.2.4期望误差的选取....................................................-22-4.3三相桥式全控整流电路BP神经网络的建立...............................-22-4.3.1用于故障诊断的信号选取............................................-22-4.3.2BP神经网络MATLAB程序及其说明....................................-25-4.4三相桥式全控整流电路BP神经网络仿真结果分析.........................-26-4.4.1样本学习结果......................................................-26-4.4.2仿真结果验证......................................................-28-4.5三相逆变电路BP神经网络的建立.......................................-28-4.5.1用于故障诊断的信号选取............................................-28-4.5.2故障特征参数的提取................................................-29-4.5.3特征向量的归一化..................................................-30-4.5.4三相逆变电路BP神经网络仿真结果分析.......