● 摘要
随着近几十年电力电子技术的高速发展和电力电子器件的快速更新换代，变频调速系统因其节能高效的特点被广泛的应用于各个领域，因此变频调速系统能否安全的运行非常重要。其中，变频调速系统中逆变器的可靠性问题一直没有得到有效解决。怎么样准确诊断出逆变器发生故障的位置和类型，并在此基础上设计电路冗余是保证系统正常运行的前提条件。
针对这个问题，本文对逆变电路的故障诊断方法进行了研究和仿真分析。
论文主要由以下三部分组成：
1) 论文研究了基于神经网络的级联单相多电平逆变电路的故障诊断。分析了几类常见的多电平逆变电路的拓扑结构，并搭建了H桥级联单相五电平逆变电路的仿真模型。研究了两种PWM调制技术，分别设计了一套脉冲信号发生器，对比分析两种调制策略对输出性能的影响。利用快速傅里叶变换对逆变电路的输出电压进行谐波分析，并提取故障特征向量。利用主元分析法对提取的故障向量降阶，分别使用BP神经网络和RBF神经网络设计分类器完成故障诊断。
2) 论文分别研究了基于电流轨迹和基于观测器的三相两电平逆变电路的故障诊断方法。首先推导了由三相静止坐标系到两相静止坐标系的变换公式。在两相静止坐标系下，研究故障状态下的电流轨迹，进行故障诊断并进行仿真。利用三相电路的简化模型，分析了其在不同故障状态下的故障向量，得出其单故障的可隔离性。在此基础上，设计观测器完成故障诊断。
3) 论文研究了当逆变器出现故障并及时诊断出故障后，如何对故障进行隔离和切换的问题。从电路系统的可靠性以及电路结构应用是否方便等因素出发，分析了两种隔离电路结构和三种切换电路结构。利用双向晶闸管的双向导通功能确定第四桥臂接入电路的方法，从而实现故障桥臂的隔离和切换。