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基于波形特征的地铁牵引整流器二极管开路故障诊断方法

汇报人：

2024-01-29

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目录

引言

地铁牵引整流器及二极管开路故障概述

基于波形特征的故障诊断方法

实验验证与结果分析

方法应用与拓展

结论与展望

01

引言

地铁牵引供电系统是地铁列车运行的核心部分，其安全性和可靠性对地铁运营至关重要。

二极管是整流器中的重要元件，一旦出现故障，将严重影响整流器的性能和地铁列车的正常运行。

整流器是地铁牵引供电系统中的关键设备，它将交流电转换为直流电供给列车使用。

因此，研究地铁牵引整流器二极管开路故障诊断方法具有重要的现实意义和应用价值。

目前，国内外学者已经提出了一些地铁牵引整流器二极管开路故障诊断方法，主要包括基于电压、电流波形特征的方法和基于智能算法的方法。

基于电压、电流波形特征的方法通过分析整流器输出电压、电流的波形特征来判断二极管是否开路，但容易受到负载变化、电源波动等干扰因素的影响。

基于智能算法的方法通过训练模型来识别二极管开路故障，但需要大量的故障样本进行训练，且模型的泛化能力有待提高。

首先，通过采集整流器输出电压、电流的波形数据，提取其特征参数。

然后，利用支持向量机（SVM）等机器学习算法构建分类模型，对特征参数进行分类和识别。

本文提出了一种基于波形特征的地铁牵引整流器二极管开路故障诊断方法。

最后，通过实验验证本文所提方法的有效性和可行性。

本文的创新点在于：提出了一种基于波形特征的故障诊断方法，该方法能够准确识别地铁牵引整流器二极管开路故障，且具有较强的抗干扰能力和实用性。同时，本文还通过实验验证了所提方法的有效性和可行性，为地铁牵引供电系统的安全保障提供了有力支持。

02

地铁牵引整流器及二极管开路故障概述

整流器基本结构

地铁牵引整流器主要由变压器、整流桥和滤波器等组成，用于将交流电转换为直流电供给地铁列车使用。

工作原理

整流器通过变压器将电网的交流电压降低到合适的水平，然后通过整流桥将交流电转换为脉动直流电，最后通过滤波器平滑处理得到稳定的直流电。

二极管开路故障主要包括单向导通性丧失和正向压降增大两种类型。

故障类型

二极管开路故障会导致整流器输出电流减小、电压波动增大，严重时可能导致整流器无法正常工作。

故障特点

列车运行受阻

二极管开路故障可能导致地铁列车牵引力不足，运行速度下降，甚至无法启动。

系统稳定性下降

故障可能引发整流器及其他电气设备的异常工作，进而影响整个地铁供电系统的稳定性。

安全隐患

若故障未能及时发现和处理，可能引发更严重的电气故障，对地铁运营安全构成威胁。

03

基于波形特征的故障诊断方法

01

采集地铁牵引整流器正常工作及二极管开路故障时的电压、电流波形数据。

02

对采集的波形数据进行预处理，包括去噪、归一化等操作。

提取故障波形特征，如电压、电流波形的幅值、频率、相位等特征参数。

03

设计基于波形特征的故障诊断算法，如支持向量机（SVM）、神经网络等。

构建训练样本集和测试样本集，其中训练样本集包括正常波形和故障波形数据及其对应的标签。

利用训练样本集对故障诊断算法进行训练，得到诊断模型。

采集地铁牵引整流器的实时电压、电流波形数据。

将提取的特征参数输入到训练好的故障诊断模型中进行诊断。

对采集的实时波形数据进行预处理，提取特征参数。

输出诊断结果，判断地铁牵引整流器是否存在二极管开路故障。

04

实验验证与结果分析

01

在不同负载和输入电压条件下，分别采集正常状态和二极管开路故障状态下的电压、电流波形数据。

02

对采集到的数据进行预处理，包括去噪、滤波、归一化等，以便后续分析。

03

提取波形的特征参数，如幅值、频率、相位等，用于故障诊断。

03

分析不同负载和输入电压条件下，故障诊断方法的准确性和可靠性。

01

利用基于波形特征的故障诊断方法，对实验数据进行处理和分析。

02

通过比较正常状态和故障状态下的波形特征参数，判断二极管是否发生开路故障。

01

02

03

与传统的故障诊断方法进行比较，评估基于波形特征的故障诊断方法的性能优劣。

分析该方法在实际应用中的可行性和实用性，以及可能存在的局限性和改进方向。

总结实验结果，提出相应的结论和建议。

05

方法应用与拓展

基于波形特征的故障诊断方法能够有效地识别地铁牵引整流器二极管的开路故障。通过分析整流器输出波形的特定特征，如电压波形畸变、电流波形不连续等，可以准确地判断二极管是否发生开路故障。

该方法具有非侵入性和实时性的优点，可以在不拆解整流器的情况下进行故障诊断，同时能够实时监测整流器的运行状态，及时发现并预警潜在的故障。

通过实际应用验证，该方法具有较高的故障诊断准确率和可靠性，为地铁牵引系统的安全运行提供了有力保障。

基于波形特征的故障诊断方法不仅适用于地铁牵引整流器，