CN108957299A - 一种基于输出信号采集的串联多电平变频器逆变电路故障检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于输出信号采集的串联多电平变频器逆变电路故障检测系统，所述故障检测系统包括电压信号采集单元、电流信号采集单元、分压单元、降压单元、电流/电压转换单元、信号调理单元、A/D转换单元、信号分析处理单元、存储单元、显示单元、报警单元、通信单元和按键输入单元；电压信号采集单元和电流信号采集单元分别采集变频器的输出信号，经过分压降压处理、电流/电压转换后输入信号调理单元，再进行处理后输入A/D转换单元进行转换，再经过信号分析处理单元进行分析计算，进而判断变频器逆变电路工作状态。本发明提供一种基于输出信号采集的串联多电平变频器逆变电路故障检测系统，有效检测变频器的工作状况，进而提高工作可靠性。
Description
技术领域
本发明属于电力检测技术领域，特别涉及一种基于输出信号采集的串联多电平变频器逆变电路故障检测系统。
背景技术
随着科学技术的不断发展，变频调速技术也得到了广泛的应用，以变频器为主的调速技术被应用于各个行业，成为节能降耗、提高生产效率和生产的质量至关重要的手段之一。随着变频技术的应用越来越多，由于变频器的故障所带来的经济损失也引起了相关人员的重视。对于变频器而言，主要电路时逆变电路，因此故障检测系统组要检测逆变电路是否发生故障。采用傅立叶变换对变频器故障信息进行分析，再利用幅度谱和相位谱的特征来检测故障信息很难实现故障的智能检测工作；如何对变频器进行有效的信息采集，并进行准确的分析判断，进而得到故障信息，及时采取必要的保护措施，不仅能够提高变频器的工作效率，还能延长使用寿命。
发明内容
本发明提供一种基于输出信号采集的串联多电平变频器逆变电路故障检测系统，通过对变频器输出的电流电压信号进行分析判断，判断逆变电路的工作状况，进而提高变频器的工作可靠性。
本发明具体为一种基于输出信号采集的串联多电平变频器逆变电路故障检测系统，所述故障检测系统包括电压信号采集单元、电流信号采集单元、分压单元、降压单元、电流/电压转换单元、信号调理单元、A/D转换单元、信号分析处理单元、存储单元、显示单元、报警单元、通信单元和按键输入单元，所述电压信号采集单元、所述分压单元、所述降压单元、所述信号调理单元、所述A/D转换单元和所述信号分析处理单元顺序连接，所述电流信号采集单元、所述电流/电压转换单元和所述信号调理单元顺序连接，所述信号分析处理单元还分别与所述存储单元、所述显示单元、所述报警单元、所述通信单元、所述按键输入单元连接；所述电压信号采集单元采集变频器的输出电压信号，经过所述分压单元和所述降压单元输出低压信号至所述信号调理单元；所述电流信号采集单元采用电流互感器采集所述变频器的输出电流，经过所述电流/电压转换单元输出低压电压信号至所述信号调理单元；所述信号调理单元将输入的信号进行滤波放大后输至所述A/D转换单元，经过A/D转换后输入所述信号分析处理单元进行分析计算，进而判断所述变频器逆变电路工作是否正常，并通过所述存储单元和所述显示单元进行存储显示，通过所述报警单元进行故障报警。
所述信号调理单元包括滤波模块和放大模块，分别对输入的电压信号进行滤波和放大，输出所述A/D转换单元相适合的信号；所述放大模块包括第一运算放大器和第二运算放大器，所述第一运算放大器的放大倍数为1，输出的信号与输入的信号极性相反，所述第二运算放大器通过调节反馈电阻输出不同比例的信号，输出的信号与输入的信号极性相反，经过所述第一运算放大器和所述第二运算放大器放大输出极性不变的放大信号。
所述按键输入单元结合所述存储单元、所述显示单元对所述变频器的输出电压值和电流值进行保护定值和报警值设置，所述信号分析处理单元结合所述保护定值和所述报警值能够对输入的信号进行分析判断，进而判断所述变频器的逆变电路工作是否正常。
所述信号分析处理单元对所述变频器的输出电压值和电流值进行分析步骤如下：
步骤一，采用db3小波函数进行3层小波分解：[C,L]＝wavedec(S1,3,'db3')，输出的分解结构包含小波的分解向量C和相应的记录向量L，S1为返回信号；
步骤二，采用wrcoef函数对小波分解后的信号进行低频信息和高频信息重组：wrcoef('type',C,L,'wname',N)，type指明均值部分或细节部分，C为小波分解后各个分量系数组成的数组，L为C中每个元素的长度，N为开始信息重组的层数；
步骤三，采用appcoef函数对所述低频信息进行系数提取，采用detcoef函数对所述高频信息进行系数提取，根据提取的系数与比较值进行比较，判断所述变频器逆变电路是否发生故障。
附图说明
图1为本发明一种基于输出信号采集的串联多电平变频器逆变电路故障检测系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种基于输出信号采集的串联多电平变频器逆变电路故障检测系统的具体实施方式做详细阐述。
如图1所示，本发明的故障检测系统包括电压信号采集单元、电流信号采集单元、分压单元、降压单元、电流/电压转换单元、信号调理单元、A/D转换单元、信号分析处理单元、存储单元、显示单元、报警单元、通信单元和按键输入单元，所述电压信号采集单元、所述分压单元、所述降压单元、所述信号调理单元、所述A/D转换单元和所述信号分析处理单元顺序连接，所述电流信号采集单元、所述电流/电压转换单元和所述信号调理单元顺序连接，所述信号分析处理单元还分别与所述存储单元、所述显示单元、所述报警单元、所述通信单元、所述按键输入单元连接；所述电压信号采集单元采集变频器的输出电压信号，经过所述分压单元和所述降压单元输出低压信号至所述信号调理单元；所述电流信号采集单元采用电流互感器采集所述变频器的输出电流，经过所述电流/电压转换单元输出低压电压信号至所述信号调理单元；所述信号调理单元将输入的信号进行滤波放大后输至所述A/D转换单元，经过A/D转换后输入所述信号分析处理单元进行分析计算，进而判断所述变频器逆变电路工作是否正常，并通过所述存储单元和所述显示单元进行存储显示，通过所述报警单元进行故障报警。
所述信号调理单元包括滤波模块和放大模块，分别对输入的电压信号进行滤波和放大，输出所述A/D转换单元相适合的信号；所述放大模块包括第一运算放大器和第二运算放大器，所述第一运算放大器的放大倍数为1，输出的信号与输入的信号极性相反，所述第二运算放大器通过调节反馈电阻输出不同比例的信号，输出的信号与输入的信号极性相反，经过所述第一运算放大器和所述第二运算放大器放大输出极性不变的放大信号。
所述按键输入单元结合所述存储单元、所述显示单元对所述变频器的输出电压值和电流值进行保护定值和报警值设置，所述信号分析处理单元结合所述保护定值和所述报警值能够对输入的信号进行分析判断，进而判断所述变频器的逆变电路工作是否正常。
所述信号分析处理单元对所述变频器的输出电压值和电流值进行分析步骤如下：
步骤一，采用db3小波函数进行3层小波分解：[C,L]＝wavedec(S1,3,'db3')，输出的分解结构包含小波的分解向量C和相应的记录向量L，S1为返回信号；
步骤二，采用wrcoef函数对小波分解后的信号进行低频信息和高频信息重组：wrcoef('type',C,L,'wname',N)，type指明均值部分或细节部分，C为小波分解后各个分量系数组成的数组，L为C中每个元素的长度，N为开始信息重组的层数；
步骤三，采用appcoef函数对所述低频信息进行系数提取，采用detcoef函数对所述高频信息进行系数提取，根据提取的系数与比较值进行比较，判断所述变频器逆变电路是否发生故障。
最后应该说明的是，结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到，本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。
Claims (4)
1.一种基于输出信号采集的串联多电平变频器逆变电路故障检测系统，其特征在于，所述故障检测系统包括电压信号采集单元、电流信号采集单元、分压单元、降压单元、电流/电压转换单元、信号调理单元、A/D转换单元、信号分析处理单元、存储单元、显示单元、报警单元、通信单元和按键输入单元，所述电压信号采集单元、所述分压单元、所述降压单元、所述信号调理单元、所述A/D转换单元和所述信号分析处理单元顺序连接，所述电流信号采集单元、所述电流/电压转换单元和所述信号调理单元顺序连接，所述信号分析处理单元还分别与所述存储单元、所述显示单元、所述报警单元、所述通信单元、所述按键输入单元连接；所述电压信号采集单元采集变频器的输出电压信号，经过所述分压单元和所述降压单元输出低压信号至所述信号调理单元；所述电流信号采集单元采用电流互感器采集所述变频器的输出电流，经过所述电流/电压转换单元输出低压电压信号至所述信号调理单元；所述信号调理单元将输入的信号进行滤波放大后输至所述A/D转换单元，经过A/D转换后输入所述信号分析处理单元进行分析计算，进而判断所述变频器逆变电路工作是否正常，并通过所述存储单元和所述显示单元进行存储显示，通过所述报警单元进行故障报警。
2.根据权利要求1所述的一种基于输出信号采集的串联多电平变频器逆变电路故障检测系统，其特征在于，所述信号调理单元包括滤波模块和放大模块，分别对输入的电压信号进行滤波和放大，输出所述A/D转换单元相适合的信号；所述放大模块包括第一运算放大器和第二运算放大器，所述第一运算放大器的放大倍数为1，输出的信号与输入的信号极性相反，所述第二运算放大器通过调节反馈电阻输出不同比例的信号，输出的信号与输入的信号极性相反，经过所述第一运算放大器和所述第二运算放大器放大输出极性不变的放大信号。
3.根据权利要求2所述的一种基于输出信号采集的串联多电平变频器逆变电路故障检测系统，其特征在于，所述按键输入单元结合所述存储单元、所述显示单元对所述变频器的输出电压值和电流值进行保护定值和报警值设置，所述信号分析处理单元结合所述保护定值和所述报警值能够对输入的信号进行分析判断，进而判断所述变频器的逆变电路工作是否正常。
4.根据权利要求3所述的一种基于输出信号采集的串联多电平变频器逆变电路故障检测系统，其特征在于，所述信号分析处理单元对所述变频器的输出电压值和电流值进行分析步骤如下：
步骤一，采用db3小波函数进行3层小波分解：[C,L]＝wavedec(S1,3,'db3')，输出的分解结构包含小波的分解向量C和相应的记录向量L，S1为返回信号；
步骤二，采用wrcoef函数对小波分解后的信号进行低频信息和高频信息重组：wrcoef('type',C,L,'wname',N)，type指明均值部分或细节部分，C为小波分解后各个分量系数组成的数组，L为C中每个元素的长度，N为开始信息重组的层数；
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