基于DSP的人工神经网络电力电子电路故障诊断

2017-04-13张兵

电子测试 2017年24期

关键词：电子电路人工神经网络故障诊断

张兵

(山西农业大学信息学院，山西晋中，030800)

0 引言

在电力电子技术中，电路经常会发生各种各样的故障，而DSP人工神经网络的出现，能够完美地对电力电子电路的故障加以诊断。因此，对基于DSP的人工神经网络电力电子电路故障诊断展开研究，有着非常重要的意义。

1 待诊断逆变电源系统

基于DSP人工神经网络的电力电子电路故障诊断工作，主要是依靠待诊断逆变电源系统来加以操作的。待诊断逆变电源系统是由三大部分所构成的，这三大部分分别为逆变主回路、显示监控电路以及控制保护电路。待诊断逆变电源系统的故障诊断原理是：先将3相220V/50Hz的交流电经通过接触器传输到已经被事先隔离开的变压器当中，然后经变压器内部的整流器将其转换成220V的直流电，再通过逆变器将其转换成170V/400Hz的交流电，并使用滤波器来对其进行滤波处理，最终用变压器输出115V/400Hz的交流电压，从而完成对电力电子电路故障的诊断。

在待诊断逆变电源系统当中，对400Hz输出电压的调节是通过改变逆变器对应的调制比来加以实现的。而且逆变器对应的调制比不会因50Hz电压的变化或400Hz负载的变化而发生变化。另外，50Hz的变压整流器还能够实现电气的隔离。在变压整流器中，工作人员可以利用逆变控制器来控制和保护逆变器内部的功率电路，并驱动功率器件能够正常工作。其中，控制保护电路内部的核心部件是微处理机，工作人员可以通过微处理机来控制和保护变换器，使其能够完成自检测和显示等功能。当变换器在操作台上的开关完成接通时，控制保护器的内部会产生电流，这时系统会自动进行自检测操作。若自检测操作顺利通过了检查，并且输入的50Hz电源处在正常工作的状态，就说明接触器已经处在了接通状态，逆变器也处在了正常工作的状态，待诊断逆变电源系统也会持续不断地发出正确工作的信号[1]。

2 实验验证

所谓的实验验证，指的就是利用基于DSP的人工神经网络来对电力电子电路的故障进行诊断的过程，其具体操作步骤为：工作人员先整理出电力电子电路中的真实故障数据，然后对这些故障数据进行预处理，并将处理后的故障数据输入到已经完成学习的神经网络当中，利用神经网络系统来诊断这些故障数据来对诊断结果的准确性加以检验，从而判断应用神经网络来诊断电力电子电路故障是否有效、可行。在进行实验验证操作时，工作人员可以利用系统中的编程来触发相应的脉冲丢失环节，从而诊断GBT功率元件是否存在开路故障。实验验证的操作流程主要是由以下三个环节构成的，下面对这三个环节分别进行分析。

(1)故障状态设定。故障状态设定指的是工作人员利用系统中的编程来触发相应的脉冲丢失环节，从而模拟出22种不同的故障状态，并对这些模拟出的故障状态分别进行诊断和验证。这个环节也是实验验证的初始环节。（2）故障诊断。故障诊断指的是工作人员在完成故障状态设定之后，将逆变器调整到启动状态，并将诊断系统调整到工作状态。工作人员需要利用在线系统来对逆变系统所输出的各种电压信号进行实时检测，并对256个点位的检测数据进行采样，将采样的结果保存到检测数据的缓冲区当中；紧接着，工作人员需要对这些检测数据实施归一化处理和FFT分析，最终得到4个高度概括的特征数据，分别为基波相位、基波幅值、直流分量以及二次谐波相位；然后，工作人员需要将这4个高度概括的特征数据传送到己经完成学习的待诊断神经网络当中，并在待诊断神经网络内部输出层上面的6个节点上得到各个特征数据的输出结果；最后，工作人员需要对将各个特征数据的输出结果按照四舍五入的原则来进行取整，从而得到诊断结果所对应的故障代码。（3）诊断正确性判定。当故障诊断工作完成之后，工作人员需要是将上述操作所得到的故障代码数值同其对应的故障编码表数值加以比较，若故障代码的数值和其对应的故障编码表数值完全一样，就证明本次对电力电子电路故障的诊断结果是完全正确的；若故障代码的数值和其对应的故障编码表数值存在偏差，那就说明本次对电力电子电路故障的诊断存在误差和偏差，这时工作人员应根据产生的偏差数值来对诊断过程进行反推，并找到偏差是在哪个诊断环节所产生的，然后再对该诊断环节以及后面的诊断环节重新进行操作，并对诊断结果重新进行实验验证，直到故障代码的数值与其对应的故障编码表数值完全一样为止[2]。