[发明专利]PMSG系统变流器开路故障诊断方法及装置

权利要求书

1.一种PMSG系统变流器开路故障诊断方法，其特征在于，步骤包括：

S1.根据PMSG系统运行过程中发生机侧变流器故障时PMSG系统在不同故障位置下的运行状态，选取出引起PMSG系统状态发生变化的所有故障特征并加入备用特征池中；

S2.将所述备用特征池中的各故障特征进行三维投影，对投影后的各故障特征进行聚类，根据聚类所形成的簇数量判断各故障特征对故障位置、风速的灵敏状态，筛选出对故障位置灵敏、对风速不灵敏的故障特征；

S3.计算步骤S2中筛选出的各故障特征在不同风速条件、故障条件下类内距离；

S4.根据故障特征对故障位置类型的灵敏状态以及对应的所述类内距离，从步骤S2筛选出的各故障特征中再次筛选出最终的目标故障特征；

S5.提取各所述目标故障特征的样本数据，训练非线性网络得到故障诊断模型，以实现对PMSG系统变流器开路故障诊断。

2.根据权利要求1所述的PMSG系统变流器开路故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

构建PMSG驱动系统三相电流的模型表达式：

其中，i^s表示三相电流矢量，s表示辅助逻辑矢量,R表示发电机电阻矢量，L表示发电机电抗矢量,e表示发电机电势矢量,c表示根据初始状态确定的预设系数值，u_dc表示直流侧电压值；

选取PMSG系统运行过程中发生机侧变流器故障时引起所述PMSG驱动系统三相电流的模型表达式发生数据变化所对应的故障特征加入备用特征池。

3.根据权利要求1所述的PMSG系统变流器开路故障诊断方法，其特征在于，所述备用特征池中故障特征包括A、B、C三相特征，采用1*3的向量形式描述各故障特征的A、B、C三相特征，其中对于DQ电流矢量，采用幅值与矢量角度组合构成1*3的形式，所述步骤S2中通过将各故障特征的ABC三相特征分别投影到xyz三维正交坐标以完成三维投影。

4.根据权利要求1所述的PMSG系统变流器开路故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S2包括:

S201.将相同风速下单故障类型的故障特征进行三维投影，所述故障类型包括单开关故障、非同相双开关故障和同相双开关故障，判断三维投影后聚类形成的簇数目和PMSG系统的变流器开关个数是否相等，如果是则判定当前故障特征对故障位置灵敏，转入步骤S202；否则判定当前故障特征对故障位置不灵敏，转入步骤S203；

S202.将两个不同风速下单故障类型的故障特征进行三维投影，判断三维投影后聚类形成的簇数目和PMSG系统的变流器开关个数是否相等，如果是则判定当前故障特征对风速不灵敏，否则判定当前故障特征对风速灵敏并转入步骤S203；

S203.从所述备用特征池中删除当前故障特征。

5.根据权利要求1所述的PMSG系统变流器开路故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S3中，按照下式计算第j类的类内距离：

其中，m_j表示第j类的特征均值矢量，n_j为第j类所含特征样本个数，且表示第j类的特征i矢量；

计算总的类内距离表达式为：

其中，c表示总的特征类别数,N表示第j类所含特征样本总数。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的PMSG系统变流器开路故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S4中，根据所述类内距离确定故障特征对应的压缩程度，选取对所需故障诊断类型下故障位置灵敏、压缩程度满足预设要求的故障特征作为最终的目标故障特征。

7.根据权利要求1～5中任意一项所述的PMSG系统变流器开路故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S5包括：使用筛选出的目标故障特征所对应的样本数据训练非线性网络，得到故障诊断模型，判断得到的所述故障诊断模型的诊断率是否大于预设阈值，如果是则输出最终的故障诊断模型，否则调整样本数或者调整非线性网络训练中间层非线性优化函数，重新训练非线性网络。