CN104656037A - 一种三相可控晶闸管整流装置的综合故障诊断系统 - Google Patents

Abstract

一种三相可控晶闸管整流装置的综合故障诊断系统，其组成包括整流电压采样、交流输入电压采样、同步信号捕获、保护信号检测、故障显示报警、与上位机通信等电路，通过特定的故障诊断方法，对故障对功率管的故障进行定位，大大减少了停机维修时间的三相可控晶闸管整流装置的综合故障诊断系统。整流装置故障诊断系统主要包括整流电压采样、交流输入电压采样、同步信号捕获、保护信号检测、故障显示报警、与上位机通信等电路。本整流装置故障诊断系统采用支持向量机的故障诊断方法，其具有良好的诊断精度、对二极管以及对于不同类型的负载的适用性好。软件采用模块化编程，采用C语言编程，相对于汇编语言，具有可读性和可移植性强等优点。

Description

一种三相可控晶闸管整流装置的综合故障诊断系统

技术领域

本发明涉及的是一种故障诊断系统，特别涉及的是一种晶闸管整流装置的综合故障诊断系统。

背景技术

在电力电子技术快速发展的今天，整流装置应用在工业、通信、发电等重要环节。发达国家75%左右的电能是经过电力电子变换后使用，正因为整流装置运用于很多行业，使用者对整流装置的熟悉程度不同，工作环境迥异，例如在新能源发电领域中，因光伏、风、海洋能等可再生电源都工作在露天环境，相关的保护和维护工作会更困难、费用也会更高，再加上整流装置本身故障种类繁多。因此通常作为电源或者电机驱动被应用于生产关键环节的整流装置，一旦发生故障，对于经济的损失将是重大的，甚至会造成人员伤亡。为减少故障排查时间、提高维护效率，针对整流装置的故障诊断问题油然而生。据统计，在可再生能源电源装置中，整流环节的故障，无论排查技术难度和维修时间都很突出。

应用整流故障诊断装置，在线实时监测，通过特定的故障诊断方法，当故障发生时，对故障对功率管的故障进行定位，大大减少了停机维修时间。因此对整流装置的故障诊断方法的研究具有重要的意义。基于此国内外学者做了大量的研究，本文主要工作就是对基于支持向量机的故障诊断方法进行拓展研究。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种可以在线实时监测，通过特定的故障诊断方法，对故障对功率管的故障进行定位，大大减少了停机维修时间的三相可控晶闸管整流装置的综合故障诊断系统。

本发明的目的是这样实现的：

一种三相可控晶闸管整流装置的综合故障诊断系统，其组成包括整流电压采样、交流输入电压采样、同步信号捕获、保护信号检测、故障显示报警、与上位机通信等电路。

所述的一种三相可控晶闸管整流装置的综合故障诊断系统，其特征是：整流装置故障诊断系统的软件采用模块化编程，根据故障诊断系统完成的功能不同，将执行不同功能的程序分成不同的子程序模块。

所述的一种三相可控晶闸管整流装置的综合故障诊断系统，其特征是：子程序模块具体包括系统初始化子程序模块、电压过零点时间捕捉子程序模块、电压过零点时间捕捉子程序模块、晶闸管触发脉冲捕捉子程序模块、电压信号采集子程序模块、故障诊断子程序模块和通信子程序模块。

整流装置故障诊断系统主要包括整流电压采样、交流输入电压采样、同步信号捕获、保护信号检测、故障显示报警、与上位机通信等电路。本系统的总体设计：

1.整流装置整流电压采样。运用霍尔电压传感器将主电路的高压信号转变为低压信号，输入DSP内置ADC模块。

2.整流装置输入电压采样。利用电压互感器将主电路的高压信号转变为低压信号，输入DSP内置ADC模块。

3.整流装置输入电压过零检测。利用电压互感器将主电路的高压信号转变成低压信号，使用LM393将低压信号转换成脉冲信号输入到DSP的ECAP模块。

4.整流装置触发信号检测。利用信号调制电路将触发脉冲信号由多个窄脉冲转换成一个脉冲信号，输入到DSP的ECAP模块。

5.整流装置快速熔断器保护信号检测。检测快速熔断器状态，输入到DSP的I/O口。

6.整流装置故障显示报警。将故障信息通过DSP的I/O口输出，驱动LED点亮来表示具体晶闸管故障状态。

7.串口通信电路。

本设计的整流装置故障诊断系统的软件采用模块化编程，根据故障诊断系统完成的功能不同，将执行不同功能的程序分成不同的子程序模块，具体包括系统初始化子程序模块、电压过零点时间捕捉子程序模块、电压过零点时间捕捉子程序模块、晶闸管触发脉冲捕捉子程序模块、电压信号采集子程序模块、故障诊断子程序模块和通信子程序模块。采用C语言编程，相对于汇编语言，具有可读性和可移植性强等优点。因为整流装置故障诊断系统要求程序具有实时处理能力，这样大部分子程序采用中断程序完成。

本发明的优点：本整流装置故障诊断系统采用支持向量机的故障诊断方法，其具有良好的诊断精度、对二极管以及对于不同类型的负载的适用性好。软件采用模块化编程，采用C语言编程，相对于汇编语言，具有可读性和可移植性强等优点。

附图说明

图1为本发明的系统原理结构图；

图2为本发明的软件流程图；

图3为故障诊断子程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

一种三相可控晶闸管整流装置的综合故障诊断系统，其组成包括整流电压采样、交流输入电压采样、同步信号捕获、保护信号检测、故障显示报警、与上位机通信等电路。

其特征是：整流装置故障诊断系统的软件采用模块化编程，根据故障诊断系统完成的功能不同，将执行不同功能的程序分成不同的子程序模块。

其特征是：子程序模块具体包括系统初始化子程序模块、电压过零点时间捕捉子程序模块、电压过零点时间捕捉子程序模块、晶闸管触发脉冲捕捉子程序模块、电压信号采集子程序模块、故障诊断子程序模块和通信子程序模块。

结合图1，图1是本发明的系统原理结构图；整流装置故障诊断系统主要包括整流电压采样、交流输入电压采样、同步信号捕获、保护信号检测、故障显示报警、与上位机通信等电路。本系统的总体设计：

1.整流装置整流电压采样。运用霍尔电压传感器将主电路的高压信号转变为低压信号，输入DSP内置ADC模块。

2.整流装置输入电压采样。利用电压互感器将主电路的高压信号转变为低压信号，输入DSP内置ADC模块。

3.整流装置输入电压过零检测。利用电压互感器将主电路的高压信号转变成低压信号，使用LM393将低压信号转换成脉冲信号输入到DSP的ECAP模块。

4.整流装置触发信号检测。利用信号调制电路将触发脉冲信号由多个窄脉冲转换成一个脉冲信号，输入到DSP的ECAP模块。

5.整流装置快速熔断器保护信号检测。检测快速熔断器状态，输入到DSP的I/O口。

6.整流装置故障显示报警。将故障信息通过DSP的I/O口输出，驱动LED点亮来表示具体晶闸管故障状态。

7.串口通信电路。

结合图2，图2为系统软件流程图。本文设计的整流装置故障诊断系统的软件采用模块化编程，根据故障诊断系统完成的功能不同，将执行不同功能的程序分成不同的子程序模块，具体包括系统初始化子程序模块、电压过零点时间捕捉子程序模块、电压过零点时间捕捉子程序模块、晶闸管触发脉冲捕捉子程序模块、电压信号采集子程序模块、故障诊断子程序模块和通信子程序模块。采用C语言编程，相对于汇编语言，具有可读性和可移植性强等优点。

因为整流装置故障诊断系统要求程序具有实时处理能力，这样大部分子程序采用中断程序完成。首先主程序要对TMS320F28335的硬件电路进行初始化，包括初始化系统寄存器、初始化GPIO端口、初始化中断向量表、初始化A/D、PWM、ECAP和SCI等，然后载入基于支持向量机的故障诊断模型，调用故障诊断子程序，最后输出故障诊断结果。

结合图3，图3为故障诊断子程序流程图。首先读取故障特征信息，包括输入相电压值，整流输出电压值以及快速熔断器的状态。如果快速熔断器熔断，则通过检测进行逻辑判断确定熔断的熔断器编号，输出结果，如果快速熔断器没有熔断，则按照前面所述的方法，对输入相电压和整流输出电压进行数据预处理，提取故障面积特征值向量，运行支持向量故障诊断算法，确定故障并输出结果。

Claims (3)

1.一种三相可控晶闸管整流装置的综合故障诊断系统，其组成包括整流电压采样、交流输入电压采样、同步信号捕获、保护信号检测、故障显示报警、与上位机通信等电路。

2.根据权利要求1所述的一种三相可控晶闸管整流装置的综合故障诊断系统，其特征是：整流装置故障诊断系统的软件采用模块化编程，根据故障诊断系统完成的功能不同，将执行不同功能的程序分成不同的子程序模块。

3.根据权利要求1所述的一种三相可控晶闸管整流装置的综合故障诊断系统，其特征是：子程序模块具体包括系统初始化子程序模块、电压过零点时间捕捉子程序模块、电压过零点时间捕捉子程序模块、晶闸管触发脉冲捕捉子程序模块、电压信号采集子程序模块、故障诊断子程序模块和通信子程序模块。