三电平风电变流器故障诊断策略研究

【摘要】：目前，能源短缺和环境污染已经成为全球性的两大难题，而风能的开发利用将是缓解这两大难题的有效途径。作为双馈式风力发电系统的核心部件，风电变流器主要用于保证在风速变化时系统依然能够发出频率、幅值稳定的优质电能。然而，由于风电变流器所处现场往往环境恶劣，高温湿热、油水脏污以及交变的电磁干扰，再加上自身构造复杂且需要承受高电压、大电流及高频开关状态，导致其极易发生故障。因此，加强风电变流器的故障诊断研究，开展高效可靠的状态监测和故障诊断显得尤为重要。 论文的主要研究工作包括： （1）在深入研究双馈式三电平风电变流器的拓扑结构和数学模型基础上，分析了变流器的典型故障及内部机理。通过比较常用的时频分析技术，选用小波包完全分解应用于变流器故障诊断，根据选定的小波基函数和分解尺度对故障原始信号进行变换，提取故障信号在各频带的能量作为特征信息，构建有效的特征向量作为故障分类器的训练和测试样本。 （2）针对变流器故障样本数据的特点，同时也为降低参训样本规模，提高训练和决策速度，提出了基于邻界样本的稀疏最小二乘支持向量机有监督学习算法（BNSS-LSSVM）。为进一步扩展其多类分类能力，提出了基于Huffman决策树的变流器多故障诊断方法。实验结果显示该算法在测试速度、分类效果等方面优于OVO和OVR方法。通过加入不同强度的白噪声干扰，分类结果表明其具备一定的抗干扰能力。 （3）算法BNSS-LSSVM的惩罚因子C和核函数高宽σ的选取直接影响系统诊断的精度。为进一步优化故障诊断结果，将多种群协同进化思想和人工免疫原理相结合，提出了一种改进的多种群免疫协同进化粒子群优化算法（MICPSO）。算法充分考虑种群间既相互竞争又协同合作的对立统一，采用阴性免疫算法划分解空间，最大限度地实现空间覆盖，增加初始种群的多样性；利用混合策略选取各个Common种群的精英组建Elite种群，充当高层优良库；通过疫苗提取和疫苗接种的双向机制促进种群间信息共享和协同进化；针对勘探能力和开采能力之间的矛盾，依据抗体的适应度和浓度采用双重概率变异算子，通过大步长的柯西变异提高算法的发散式全局勘探能力，而通过小步长的高斯变异增强算法的精细局部开采能力。 （4）为将大量未标签样本与少量已标签样本结合起来提高分类器的泛化性能，在研究半监督学习和直推式支持向量机的基础上，提出了一种改进的渐进直推LSSVM半监督故障诊断算法（IPTS-LSSVM）。该算法对满足条件的无标签样本进行区域标注，扩大了搜索范围，减少了迭代次数；重置迭代中不一致的准标定样本，加快了收敛速度；引入基于Moore广义逆矩阵的增量正学习和减量逆学习来避免直接大矩阵复杂逆运算，在降低计算复杂度的同时又减少了存储空间需求。 【关键词】：故障诊断 风电变流器 小波包分解 统计学习理论 支持向量机 半监督学习 人工免疫 粒子群优化
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM46
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-8
• Extended Abstract8-10
• 目录10-14
• 图清单14-17
• 表清单17-19
• 变量注释表19-21
• 1 绪论21-31
• 1.1 背景及意义21-22
• 1.2 国内外研究概况22-29
• 1.3 本课题研究内容及安排29-31
• 2 三电平风电变流器及支持向量机理论31-57
• 2.1 引言31-33
• 2.2 三电平风电变流器拓扑结构及数学模型33-40
• 2.3 变流器内部故障分析40-45
• 2.4 统计学习理论45-48
• 2.5 支持向量机48-56
• 2.6 本章小结56-57
• 3 基于小波包分解的变流器故障特征提取57-77
• 3.1 引言57-58
• 3.2 小波分析58-62
• 3.3 小波包分解62-63
• 3.4 基于小波包分解的变流器故障特征提取63-76
• 3.5 本章小结76-77
• 4 基于邻界样本的稀疏 LSSVM 变流器故障诊断77-97
• 4.1 最小二乘支持向量机77-78
• 4.2 基于邻界样本的稀疏 LSSVM78-87
• 4.3 多类支持向量机87-91
• 4.4 基于 Huffman 决策树的变流器多故障诊断91-95
• 4.5 本章小结95-97
• 5 基于多种群免疫协同进化粒子群的模型参数优化97-117
• 5.1 参数选择对算法的影响97-100
• 5.2 粒子群优化算法100-103
• 5.3 多种群免疫协同进化粒子群优化算法103-110
• 5.4 实验及结果分析110-116
• 5.5 本章小结116-117
• 6 改进的渐进直推 LSSVM 半监督故障诊断117-134
• 6.1 引言117-119
• 6.2 直推支持向量机算法119-121
• 6.3 改进的渐进直推半监督 LSSVM 算法121-129
• 6.4 实验与结果分析129-133
• 6.5 本章小结133-134
• 7 总结与展望134-136
• 7.1 主要创新性成果134-135
• 7.2 进一步研究内容135-136
• 参考文献136-146
• 作者简历146-148
• 学位论文数据集148

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

FCM-HMM-SVM混合故障诊断模型及其在电力电子电路故障诊断中的应用    鄢仁武;蔡金锭;

诊断电力电子电路故障的新方法──沃尔什分析法    徐德洪,程肇基,范云其;

基于电压波形分析的十二相整流装置故障诊断    马伟明，胡安，王令蓉

一种电力电子电路故障诊断方法    文小玲,尹项根,谭尚毅

变频器故障诊断技术研究与分析    孙丰涛,张承慧,崔纳新,杜春水

双馈异步风力发电机变流器    张学;亢燕茹;

基于最小二乘支持向量机的机车轴承故障诊断    雷烨;姜子运;

电力电子主电路故障诊断方法研究    郑连清;邹涛;娄洪立;

支持向量机最优参数选择的研究    刘东辉;卞建鹏;付平;刘智青;

自适应GA-SVM参数选择算法研究    刘胜;李妍妍;

半监督支持向量机学习算法研究    赵莹

兆瓦级双馈式三电平风电变流器关键技术研究    李渊

电动机变频调速系统故障检测与诊断技术研究    崔博文

基于支持向量机的故障智能诊断方法研究    翟永杰

支持向量机学习算法的若干问题研究    王磊

双馈型风力发电变流器及其控制    杨淑英

最小二乘支持向量机算法及应用研究    郭新辰

基于统计特征提取的多故障诊断方法及应用研究    周福娜

支持向量机及半监督学习中若干问题的研究    薛贞霞

3MW风电系统变流器装置的故障诊断    肖竹

基于小波变换和支持向量机的电力电子电路故障诊断研究    顾晓光

基于密度可调谱聚类的半监督SVM机械早期故障预示方法    刘雯

电励磁双凸极风力发电机的控制及整流电路故障诊断    张永帅

最小二乘支持向量机算法及应用研究    熊杨

基于小波神经网络的风电变流器故障诊断研究    张亮

交—交变频器智能故障诊断技术研究    余嘉

电力电子整流装置故障诊断方法的研究    王荣杰

三电平逆变器故障诊断研究    肖刚

电力电子电路智能故障诊断技术研究    刘权

变频器的应用    梁贵武

基于DE—BP算法的空调负荷预测研究    冀卫兴;陈忠海;方筝;

电弧炉整流电路在线监测软件的设计与开发    刘洪,李令冬

基于傅立叶变换的逆变器故障检测新方法    崔博文;

支持向量机技术在遥感影像滑坡体提取中的应用    许高程;张文君;王卫红;

基于支持向量机遥感图像融合分类方法研究进展    郭立萍;唐家奎;米素娟;张成雯;赵理君;

药物靶标G蛋白偶联受体的识别预测    管翠萍;

基于支持向量机的水稻纹枯病识别研究    刘婷婷;

基于NC-SVM的酵母蛋白功能预测研究    王婷婷;黄燕;

人群运动与密度估计技术研究    王尔丹

An effective procedure exploiting unlabeled data to build monitoring system    

基于核偏最小二乘的简约最小二乘支持向量机及其应用研究    宋海鹰;桂卫华;阳春华;

基于最小二乘支持向量机的Hammerstein-Wiener模型辨识    宋海鹰;桂卫华;阳春华;

Inverse System Control of Nonlinear Systems Using LS-SVM    

A Novel Kernel PCA Support Vector Machine Algorithm with Feature Transition Function    

A Novel Proximal Support Vector Machine and Its Application in Radar Target Recognition    

A CDMA Signal Receiver based on LS-SVM    

支持向量机在齿轮智能故障诊断中的应用研究    吕蓬;柳亦兵;马强;魏于凡;

基于支持向量机的电力电子电路故障诊断    梁禹;王义刚;王娜;

LS-SVM based Stable Generalized Predictive Control    

半监督支持向量机学习算法研究    赵莹

粒子群优化算法研究及其在船舶运动参数辨识中的应用    戴运桃

粒子群优化算法研究及其在海底地形辅助导航中的应用    谭佳琳

基于统计学习理论的分类方法研究    殷志伟

计算机辅助卷烟配方设计关键技术研究    杨宁

基于半监督学习的遥感影像分类技术研究    任广波

荧光分子断层图像的重建技术研究    邹玮

基于群体智能的聚类分析    曲建华

单点氨基酸多态性与疾病相关关系的预测及其机制研究    李书艳

非线性数学地质模型研究及在滇东南金矿成矿预测中的应用    柏坚

基于颜色和纹理特征的竹条分级方法研究    曾传华

一种基于聚类的支持向量机反问题求解算法    朱杰

基于混合粒子群算法的ZnO镀膜光纤传感器的参数优化    刘奇

基于SVM的多类文本分类研究    李金华

基于支持向量机的人民币序列号识别方法的研究    田文娟

基于3S的土地督察信息系统研究    孟培培

BP神经网络研究与硬件实现    李安新

不平衡数据集上支持向量机算法研究    刘维会

支持向量机在金融市场预测中的应用    李海清

GEP及SVM融合的分类技术研究    王文栋

基于育种算法的SVM参数优化    王东霞;张楠;路晓丽;

高速电路设计中的终端匹配技术    王昕,汪至中

基于核函数的学习算法    田盛丰

人工神经网络在经济效益综合评价中的应用    王悦

基于小波包和径向基神经网络轴承故障诊断    王国锋,王子良,秦旭达,王太勇

大功率半导体器件的发展与展望    钱照明;盛况;

变频技术在变速恒频异步风力发电系统中的应用    苑国锋;李永东;

几种双馈式变速恒频风电机组低电压穿越技术对比分析    臧晓笛;

电力电子线路的故障诊断──利用CAI实现二级基函数字典法    戈素贞，钟家桢

结合多元统计分析的神经网络在变压器故障诊断中的应用    钱政,严璋,钱嵘,周家利

大功率提升机三电平双馈调速关键技术研究    叶宗彬

智能故障诊断中的机器学习新理论及其应用研究    马笑潇

电动机变频调速系统故障检测与诊断技术研究    崔博文

支撑矢量机与核方法研究    张莉

PWM整流器及其控制策略的研究    张兴

支持向量机及其在控制中的应用研究    孙宗海

工业过程监控：基于主元分析和盲源信号分析方法    陈国金

基于数据驱动的流程工业性能监控与故障诊断研究    郭明

结合仿真技术的电站热力系统故障智能诊断研究    马良玉

基于信息融合技术船舶柴油机故障诊断方法的研究与应用    李宏坤

小波变换在电机性能测试中的应用研究    陈暾

一种“中点控制+窄脉冲消除+死区补偿”的三电平PWM控制算法    金舜

基于神经网络的故障模式识别方法的研究    黄艳芳

基于DSP的人工神经网络电力电子电路故障诊断    幸宗国

基于粗糙集理论和人工神经网络的电力电子电路故障诊断的研究    刘庆珍

大功率电力电子装置在线故障诊断    陈如清

数据驱动技术对间歇生产过程实时状态监测的研究    曲爱妍

双凸极无刷直流电机调压器及数字调速系统的研究    庞相涛

电压型PWM整流器（VSR）不平衡控制策略研究    季建强

应用于心电图分类的KNN和SVM分类器研究    谢秋玲

电力机车主变流器故障智能诊断系统    刘松柏,蒋新华,陈特放

7.5MVA大功率三电平IGCT交-直-交变流器    王成胜;李崇坚;李耀华;绳伟辉;兰志明;

基于SPWM调制的三电平四象限变流器研究与仿真    宋文胜;冯晓云;王利军;葛兴来;

基于预测电流控制的三电平并网变流器研究    詹银;赵剑锋;

直驱型风力发电系统变流器的控制与仿真分析    周腊吾;肖磊;都磊;肖杨柳;朱为东;

高压IGCT三电平变流器的试验研究    朱春毅;张胜民;李崇坚;王成胜;段巍;王鹏;成小瑛;

基于可再生能源三电平并网变流器的研制    易映萍;姚为正;刘普;胡四全;

一种新型三电平ZCT DC/DC变流器    缪磊;张军明;钱照明;

海上风电场三电平VSC-HVDC系统仿真研究    黄川;王志新;王国强;李爽;

海上风电柔性直流输电变流器研究    王志新;李响;刘文晋;

三相单位功率因数变流器滑模变结构控制    郑颖楠;傅诚;杨晓波;

基于IGBT的磁悬浮列车车载变流器散热器的设计    池浦田;李崇坚;朱春毅;唐磊;兰志明;

ABB ACS800系列和Siemens 6SE70系列工程型变流器的比较研究    朱安远;

磨煤机的故障诊断    刘仁德;胡申辉;徐家倬;

振动信号时间序列建模在故障诊断中的应用    戴乐云;李建康;

汽轮机故障诊断文本支持系统的研究与建立    李晓栋;胡清华;

高压IGCT三电平变流器的试验研究    王成胜;李崇坚;朱春毅;张胜民;段巍;王鹏;成小瑛;

遗传算法在故障诊断中应用的新方法    王航;于歆杰;

频谱分析技术在滚动轴承故障诊断中的应用    单鸿鹏;关月红;

基于卫星通信的船舶冷藏集装箱远程故障诊断系统    张珍;韩厚德;陈宝忠;

国内首套1兆瓦再生制动回馈变流器成功投运    记者 贾耀钟　通讯员 朱选杰

“训风”领域试比高    刘一丹

金风科技引进变流器模块技术    本报记者 李瞧

突破电网适应性瓶颈国内首台5兆瓦风电变流器亮相    本报记者 马亮

国电1.5兆瓦风机变流器在保下线    记者 谢辉

IR新型变流器用芯片组投放市场    文宇

江苏大全研发2兆瓦风电变流器    胡圣海

本地化进程加速 Converteam携5兆瓦变流器抢滩中国    本报记者 马亮

株洲所完成一国家863项目    通讯员 雷新安

大全2兆瓦级永磁直驱风力发电变流器通过鉴定    通讯员 胡圣海

三电平风电变流器故障诊断策略研究    李政伟

兆瓦级双馈式三电平风电变流器关键技术研究    李渊

低速永磁直驱风力发电变流器若干关键技术研究    杨恩星

双馈风力发电系统中双变流器优化联合控制    贾俊川

永磁风力发电机分布式直流并网变流器的研究与实现    张洪阳

适应电网环境的双馈风电机组变流器谐振控制    刘昌金

永磁同步直驱型全功率风机变流器及其控制    汪令祥

基于CSC永磁直驱风力发电系统协调控制方法与策略研究    赖纪东

面向新能源的多端口DC-DC变流器研究    谢军

基于LCL滤波器的三相三线并网变流器若干关键技术研究    仇志凌

牵引变流器故障诊断的研究    刘玲

风电变流器网侧电压跌落分析及其控制策略的研究    任其广

直驱同步风力发电变流器控制研究    刘继宗

双馈式风力发电系统网侧变流器的控制研究    张宇锟

风力发电机组变流器技术的研究    侯李祥

小型单相并网风力发电变流器的研究    冯其塔

风力发电并网侧T型滤波器的设计及控制策略研究    邢介宇

非互补有源箝位反激变流器的研究    黄秀成

基于DSP永磁风力发电机侧变流器的研究    范长宝

基于DSP2812高温超导储能变流器控制策略的研究    杨斌