关于电力电子器件故障检测的灰色理论方法探讨

    1 .电力电子器件参数的灰色性：电力电子器件的测量既不象机械设备那么直观,也不象有些电器设备那样易于 测量,而需要设计专门的电路进行测量。还有一些参数不便于从外部直接观测。 因此,只能在外部测取器件的部分特征参数。显然,依靠有限的几个测量参数是不能全面准确地描述电力电子器件的状态的。 因此电力电子器件是一个部分信息已知,部分信息未知的本征性灰色系统。     2 .电力电子器件故障发生的灰色性：理论和实践证明,电力电子器件发生某一种故障的诱发原因有多种。 其中,有一些原因是清楚的,有理论根据的;而有些原因是模糊的,没有理论根据的,从而导致人们对电力电子器件故障机理的认识的非唯一性、 近似性和片面性。     3 .判断电力电子器件故障结果的灰色性存在的客观条件是,故障检测手段的不完善性,信号获取装置的不稳定性及信号处理方法的近似性,或者缺少有效的观测工具,造成人们在信息不完全或未确知的情况下进行判断、 预测和决策,因而带有估计、 猜想、 假设和臆测等主观想象成分。 主观条件是电力电子器件随着使用时间的增加,使用条件的不同,其特性处于不断发展变化之中。 虽然人的感官具有高度感受能力,大脑又具有抽象、 分析、综合、 推理、 运算等逻辑思维能力,但是,人的认识毕竟不能洞悉事物的全部复杂性。再者,从感性认识的信息获得到理性认识 的信息处理,人的认识不免要受到知识、心理、 情感和习惯等因素的影响,而且人们又总是本能地利用联想、 比照来填补思维的逻辑缺环,使得人的某一具体认识缺乏充足的理由。     在生产实践中,所讨论的电力电子器件在运行过程中发生故障与否是确定的,不依人的意志而转移。 但由于客观事物暴露得不够充分,加上人们的认识层次及技术水平等的限制(如没有昂贵的测试仪器或所用仪器精度不够高等),使我们不能获得足够的数据和信息。 所以不同的人,因为对故障信息掌握的充分程度不同,会得出不同的诊断结果;即便是同一个人,对同一种电力电子器件故障征兆,随着掌握的信息的增多及认识程度的提高,也会先后得出不同的结论。 可见,电力电子器件故障的灰色性是由信息不完全造成的。     电力电子器件故障诊断的灰色理论探讨：在生产现场,电力电子器件的类型、构造并不相同,要求故障诊断人员能简便快速有效地诊断出电力电子器件的故障来。而现场上干扰因素、 不确定因素较多,时间又紧迫,用昂贵的精密仪器,既不经济也不一定适用,探索较简单的技术手段与分析方法来提高诊断效率尤为重要。基于前面所提出的电力电子器件及故障的灰色性质,作者认为： 应该运用灰色系统理论去研究电力电子器件即其故障识别问题,以便根据电力电子器件的部分已知信息,去认识这个含有未确知信息的系统的特性、 状态和发展趋势。故障诊断的实质是模式识别,灰色系统理论中的灰色关联分析方法即是待检模式与某参考模式之间的接近程度,进行状态识别与故障诊断的一种简单方法,特别适用于生产现场电力电子器件故障的快速诊断。

   灰色关联方法的基本原理①根据电力电子器件的特征参数的设计准则即有关统计资料先建立两个参考状态模式向量：②实际测量该电力电子器件的特征参数,得待检状态向量：③根据关联度计算公式灰色关联诊断方法用于电力电子器件故障诊断时的若干问题下面以IGBT为例运用关联诊断方法来说明电力电子器件的故障诊断。 选它的开关时间作为特征参数,开关时间包括上升时间,开通时间,下降时间和关断时间。这些特征参数的分布范围为闭区间。以东芝公司的 MG2 5N2 S1型 2 5A/1000VIGBT为例来说明关联故障诊断的算法。可见,平均值模型诊断结论与实验结论是一致的。 因此,我们可以针对不同的电力电子器件,选择较易测量的参数作为特征参数,这样,测得数据后,通过简单的运算,能很快地做出判断。 这在实际生产中是非常有意义的。

 结语：随着故障诊断工作的不断开展,诊断理论日趋完善,各种诊断方法与手段层出不穷。 灰色系统理论以其新颖的思路和广泛的适用性在理论界和工程界引起了普遍的注意,并迅速在社会经济等领域获得了成功的应用。 目前,灰色系统理论应用于机械设备方面的文献较多,而在电气领域很少见到这方面的报道。 从本文可以看出,灰色系统理论能够成为电力电子器件故障诊断的一个有利工具。