基于正交緊支復(fù)小波的動(dòng)車組變流器功率器件故障診斷

劉 暢，魏建忠

（1.中國民航大學(xué)工程技術(shù)訓(xùn)練中心，天津 300300；2.中國鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司電化電信工程設(shè)計(jì)研究院，天津 300142）

基于正交緊支復(fù)小波的動(dòng)車組變流器功率器件故障診斷

劉 暢1，魏建忠2

（1.中國民航大學(xué)工程技術(shù)訓(xùn)練中心，天津 300300；2.中國鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司電化電信工程設(shè)計(jì)研究院，天津 300142）

針對(duì)動(dòng)車組變流器功率器件復(fù)雜的故障特征，本文提出了一種基于正交緊支復(fù)小波的動(dòng)車組變流器功率器件故障診斷方法。首先，本文給出正交緊支復(fù)小波的構(gòu)造原理，并詳細(xì)推導(dǎo)db7復(fù)小波；然后，采用功率器件丟失觸發(fā)脈沖的方式搭建變流器斷路故障模型，采集各種故障模式下的三相輸出電流；利用構(gòu)造的復(fù)小波對(duì)離線電流量進(jìn)行小波分解系數(shù)各層相位差提取，并給出數(shù)據(jù)窗選擇方法；最后通過歸納各故障模式下相位差變化規(guī)律，實(shí)現(xiàn)變流器功率器件的故障診斷。通過仿真數(shù)據(jù)分析驗(yàn)證了本文所提方法的正確性和有效性。

變流器；復(fù)小波；觸發(fā)脈沖；相位差；斷路故障

Abstract:Considering the complex fault characteristics of power devices in an EMU converter，a fault diagnosis meth?od is proposed based on orthogonal compact support complex wavelet in this paper.Firstly，the construction principle of orthogonal compact support complex wavelet is presented and db7 complex wavelet is deduced in detail.Secondly，an open-circuit fault model of the converter is built by triggering pulses due to power device missing，and three-phase out?put currents are collected in various failure modes.Thirdly，the phase differences in each layer of the wavelet decompo?sition coefficients are extracted for the off-line current signals by using the constructed complex wavelet，and the data window selection method is given.Finally，the fault diagnosis for power devices in the converter is realized by summing up the variation characteristics of phase differences in each fault mode.The correctness and effectiveness of the pro?posed method are verified by data analysis in simulations.

Key words:converter；complex wavelet；trigger pulse；phase difference；open-circuit fault

近年來，我國高速鐵路的飛速發(fā)展使得高速動(dòng)車和大功率電力機(jī)車也得到快速發(fā)展，截至2015年共有1 883組動(dòng)車組投入運(yùn)行。列車牽引系統(tǒng)的安全性和可靠性是保障列車運(yùn)營安全和行車秩序正常的關(guān)鍵。考慮動(dòng)車組EMU（electric multiple units）牽引系統(tǒng)龐大，各子模塊之間關(guān)系復(fù)雜，目前列車出現(xiàn)故障時(shí)司乘人員只能通過關(guān)閉整個(gè)模塊電路的方式實(shí)現(xiàn)故障的切除，該處理方式直接導(dǎo)致動(dòng)車組喪失部分動(dòng)力，影響列車的最高運(yùn)行速度。

在目前的變流器故障診斷技術(shù)中，大量研究集中在通過搭建硬件電路的方式檢測(cè)故障信息，并確定系統(tǒng)有絕緣柵雙極性晶體管IGBT（insulated gate bipolar transistor）器件發(fā)生故障。文獻(xiàn)[1]通過分析柵極電壓快速檢測(cè)IGBT器件的短路、開路故障；文獻(xiàn)[2]基于感應(yīng)電機(jī)電流矢量時(shí)域響應(yīng)分析實(shí)時(shí)檢測(cè)逆變器驅(qū)動(dòng)信號(hào)間歇性丟失故障；文獻(xiàn)[3]通過分析逆變器中性點(diǎn)電壓信號(hào)和開關(guān)序列檢測(cè)逆變器開路故障。這些方法通過檢測(cè)系統(tǒng)關(guān)鍵點(diǎn)間電壓判斷故障位置，但該類方式將增加系統(tǒng)的體積，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的動(dòng)車組，測(cè)試點(diǎn)不容易找取。在基于解析模型的診斷方法方面，文獻(xiàn)[4]通過構(gòu)造PI觀測(cè)器進(jìn)行逆變器故障診斷和隔離；文獻(xiàn)[5-9]通過檢測(cè)變量的角度實(shí)現(xiàn)變流器故障診斷；文獻(xiàn)[10-11]基于開關(guān)函數(shù)電壓模型給出故障的快速、簡(jiǎn)易、受電流畸變影響較小的診斷方法?；谛盘?hào)處理的方法是利用信號(hào)模型直接分析信號(hào)中的各種特征信息（頻率、幅值、相位等），可分為頻譜分析的方法、小波變換方法、主元變換方法等?；跀?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法，有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷方法[12]、故障樹診斷方法[13]、粒子群診斷方法[14]、支持向量機(jī)診斷方法[15]等。上述診斷方法在變流器的故障診斷中均取得了一定的效果，但根本出發(fā)點(diǎn)都是從該系統(tǒng)輸出電氣量的時(shí)頻域特征展開的，并沒有關(guān)注信號(hào)相位量隱含的特征。

針對(duì)EMU變流器功率器件故障，本文詳細(xì)推導(dǎo)了db7復(fù)小波的構(gòu)造步驟，然后采用功率器件丟失觸發(fā)脈沖的方式搭建CRH3變流器斷路故障模型，采集各故障模式下各相電流。在此基礎(chǔ)上，利用構(gòu)造的復(fù)小波提取離線電流量的小波分解系數(shù)各層相位差，結(jié)合復(fù)小波各層相位差之間相關(guān)性以及各故障模式下相位差變化規(guī)律，實(shí)現(xiàn)變流器IG?BT斷路故障的診斷。

1 正交緊支撐復(fù)小波構(gòu)造基本原理

復(fù)小波變換研究的最初動(dòng)機(jī)是為了獲取相位信息[16]。復(fù)小波變換使用復(fù)濾波器將信號(hào)分解為實(shí)部和虛部，然后使用實(shí)部和虛部系數(shù)來得到幅值和相位信息，以此來對(duì)信號(hào)信息進(jìn)行更為精確的分析。復(fù)小波變換的簡(jiǎn)單信息分別包括實(shí)部（R）、虛部（I）、幅度（A）和相位（θ），幅度和相位的定義為

由多分辨率分析MRA（multi-resolution analy?sis）的理論可知，小波ψ及其對(duì)應(yīng)的正交尺度函數(shù)φ應(yīng)滿足的條件[17-18]為

式中：x為原始信號(hào)；φ(x)為正交尺度函數(shù)；ψ(x)為小波函數(shù)；hi、gi為第i組共軛濾波器；l為平移系數(shù)；δl為定值。

對(duì)于正交緊支小波，考慮共軛濾波器組數(shù)有限，假設(shè)共有k組，令

則式（3）可整理為

式中：ω為φ(x)及ψ(x)傅里葉變換對(duì)應(yīng)的自變量頻率；H(ω)、G(ω)分別為低通和高通濾波器；H′(ω)、G′(ω)分別為對(duì)應(yīng)的對(duì)偶濾波器。

通常采用滿足以上要求的G(ω)=-e-jωH′(ω+π)。為方便起見，令

正交緊支實(shí)小波對(duì)應(yīng)的H(z)為z的實(shí)系數(shù)多項(xiàng)式，根據(jù)實(shí)系數(shù)多項(xiàng)式根的性質(zhì)，同時(shí)考慮正交緊支實(shí)小波的H(z)在單位圓上有重根，可整理為

式中：λi為自變量z的實(shí)根，其為不等于±1的實(shí)數(shù)；zi、為自變量z的共軛復(fù)根，其為互為共軛復(fù)數(shù)；h0為濾波系數(shù)；L為方程根個(gè)數(shù)；M為H(z)包含的項(xiàng)數(shù)；p=1,2,…,N;H(z)的項(xiàng)數(shù)為N=p+L+ 2M+1。

對(duì)復(fù)小波的構(gòu)建中H(ω)階數(shù)沒有變，僅通過改變zi(i=0,1,…,n)的系數(shù)（由實(shí)數(shù)變成復(fù)數(shù)）實(shí)現(xiàn)，因而消失矩不變。對(duì)于db小波而言，只要消失矩不變則其支集不變，采用db小波為基礎(chǔ)構(gòu)建的復(fù)小波濾波器組應(yīng)具有同db小波相同的特性。

正交緊支復(fù)小波的構(gòu)造步驟如下。

（1）將式（6）展開，并對(duì)zi(i=0,1,…,n)的系數(shù)升冪排列，求解由實(shí)小波濾波器系數(shù)組成的多項(xiàng)式方程的根，設(shè)根為

（2）若zi=λi為實(shí)數(shù)時(shí)，將(z-λi)保持不變；若為復(fù)數(shù)時(shí)，使用代替或者用代替，將zi代入式（6）展開，并按升冪排列；

（3）據(jù)上述步驟可以得到復(fù)數(shù)序列ch[n]，，利用對(duì)其進(jìn)行規(guī)范性處理，得到復(fù)低通濾波器ch以及對(duì)偶復(fù)低通濾波器ch′；

（4）由復(fù)低通濾波器ch和ch′，可分別計(jì)算出復(fù)高通濾波器cg和cg′，其計(jì)算式為

式中：n為多項(xiàng)式的長度；cg(i)、cg′(i)為對(duì)偶復(fù)高通濾波器。

關(guān)于復(fù)小波的選取，由db系列實(shí)小波所派生出的復(fù)小波自動(dòng)滿足自對(duì)偶性、獨(dú)立性、精確重構(gòu)性等條件，并且具備原db實(shí)小波所有的優(yōu)良特性[14]。在綜合考慮計(jì)算時(shí)間和小波變換效果，本文決定采用db7小波所派生出來的復(fù)小波，由db7小波構(gòu)造其一種復(fù)小波濾波器組，其中圖1（a）為實(shí)db7小波波形，圖1（b）為復(fù)db7小波波形。

由圖1可知，復(fù)db7小波不僅能夠提供信號(hào)的幅度信息，還能夠給出相應(yīng)的相位信息，一定程度上能夠克服實(shí)小波平移敏感性、方向性差、無相位信息的缺點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，可利用復(fù)小波變換的實(shí)部和虛部來綜合評(píng)價(jià)被分析信號(hào)的分布特征。

圖1 實(shí)db7小波與復(fù)db7小波波形Fig.1 Waveforms of real and complex db7 wavelets

2 EMU變流器功率器件故障研究

在EMU牽引傳動(dòng)系統(tǒng)中，變流器是整個(gè)系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部件，直接決定著機(jī)車的運(yùn)行安全。CRH3型EMU牽引傳動(dòng)主電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 CRH3動(dòng)車組牽引傳動(dòng)主電路Fig.2 Main circuit of CRH3 EMU traction transmission

由于EMU變流器長期工作于高頻環(huán)境，承受電壓高而自身己過載能力較小，造成IGBT發(fā)熱嚴(yán)重，老化加速。IGBT故障類型中短路和斷路故障容易發(fā)生。針對(duì)IGBT短路故障，由于功率器件模塊單元都有相應(yīng)的保護(hù)電路，可以即時(shí)處理。當(dāng)保護(hù)電路失效時(shí)，IGBT由于過電流或過電壓而燒毀將轉(zhuǎn)變?yōu)閿嗦饭收?。?duì)于變流器而言，由于逆變器直接連接牽引電機(jī)，是牽引電機(jī)的直接驅(qū)動(dòng)電路，其內(nèi)部IGBT處于高頻開關(guān)狀態(tài)，屬于整個(gè)系統(tǒng)故障高發(fā)區(qū)。此外，整流器相對(duì)于逆變器部分拓?fù)潆娐废鄬?duì)簡(jiǎn)單，因而本文著重研究CRH3型EMU逆變器IGBT的斷路故障診斷。

在逆變器的分類上，以輸入源為依據(jù)，可分為電流源、電壓源；以輸出電平為依據(jù)，可分為兩電平和多電平。國內(nèi)目前運(yùn)行的EMU均采用電壓源逆變器[15]，而CRH3型又采用的是兩電平逆變器，其電路如圖3所示。

圖3 兩電平逆變電路Fig.3 Two-level inverter circuit

2.1 變流器功率器件故障分析

考慮變流器中逆變器主電路開關(guān)管數(shù)量較多，在同一時(shí)刻發(fā)生故障的可能情況也較多，因此有必要對(duì)各類型的故障分類處理。此外，由于同一時(shí)刻3個(gè)以上器件同時(shí)發(fā)生故障的概率極低，本文僅就單管和雙管斷路故障進(jìn)行分析研究。

本文采取相應(yīng)IGBT丟失觸發(fā)脈沖的方式，模擬逆變器各種斷路情況，故障方式分類以及各種故障下觸發(fā)脈沖編碼如表1所示。

表1 IGBT斷路故障模式分類Tab.1 Pattern classification of IGBT open-circuit fault

由表1可明顯看出，CRH3型EMU變流器單雙管斷路故障類型有單管故障6種，同橋雙管3種，同半橋雙管6種，以及不同橋交叉雙管6種。

2.2 變流器故障仿真

本文在Matlab/Simulink仿真平臺(tái)上搭建CRH3型EMU的逆變器控制模型，控制方式采用的是基于磁場(chǎng)定向的矢量控制系統(tǒng)[19]，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合如表1所示的IGBT斷路故障觸發(fā)脈沖編碼模擬各類故障工況。

正常運(yùn)行時(shí)，變流器輸出電流為三相正弦波。相比之下，當(dāng)IGBT出現(xiàn)斷路故障時(shí)，對(duì)應(yīng)相電流存在丟失，系統(tǒng)輸出波形不對(duì)稱。此外，矢量控制下使得變流器輸出電流波形中出現(xiàn)很多畸變成份，若僅對(duì)數(shù)據(jù)使用時(shí)域分析，雖然一定程度上能夠進(jìn)行成份提取，但由于故障時(shí)系統(tǒng)干擾太大，極大地增加了決策難度。為此，本文首先對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行小波降噪處理，以下分析的數(shù)據(jù)均為降噪處理后的數(shù)據(jù)。

（1）針對(duì)單個(gè)IGBT故障，以T1故障為例，結(jié)合磁場(chǎng)定向的矢量控制機(jī)理可知，ia將損失正向電壓的驅(qū)動(dòng)，此時(shí)Ia將持續(xù)為負(fù)。根據(jù)矢量控制原理，系統(tǒng)控制牽引電機(jī)磁場(chǎng)將以圓形同步旋轉(zhuǎn)，因此Ib、Ic輸出也相應(yīng)變化，如圖4所示。

圖4 單個(gè)IGBT斷路故障Fig.4 Single IGBT open-circuit fault

由圖4可以看出，上半橋T1故障時(shí)a相損失正向電流，下半橋T2故障時(shí)c相損失負(fù)相電流。顯然，任一橋臂上半橋IGBT斷路，其對(duì)應(yīng)相輸出電流相應(yīng)丟失正半周部分，任一橋臂下半橋IGBT斷路，其輸出電流相應(yīng)丟失負(fù)半周波部分，表現(xiàn)為該相電流有效值始終為正。

（2）針對(duì)同橋雙管斷路故障，顯然故障下該橋臂將完全失去電壓，對(duì)應(yīng)的該相無輸出電流，如圖5所示。

圖5 同橋雙IGBT斷路故障（T1T4）Fig.5 Double IGBTs open-circuit fault in the same bridge（T1T4）

由圖5可以看出，在0.3 s時(shí)系統(tǒng)發(fā)生同橋雙IGBT斷路故障，此時(shí)只有兩個(gè)橋臂工作，b、c相電流產(chǎn)生磁動(dòng)勢(shì)，以此類推，T3T6、T5T2分別故障時(shí)對(duì)應(yīng)b、c相將無電流輸出。

（3）對(duì)于同半橋雙IGBT故障，以上半橋T1T3斷路為例，顯然a、b相將同時(shí)失去正相電壓，輸出電流有效值為負(fù)。

由圖6可以看出，同上半橋雙IGBT故障時(shí)，相應(yīng)兩相電流有效值為負(fù)，同下半橋雙IGBT故障時(shí)，其輸出電流相應(yīng)丟失負(fù)半周波部分，表現(xiàn)為該相電流有效值始終為正。然而，由于系統(tǒng)控制牽引電機(jī)磁場(chǎng)需以圓形同步旋轉(zhuǎn)，另一相電流也表現(xiàn)出了輸出電流失去半周波的特點(diǎn)。

圖6 同半橋雙IGBT斷路故障Fig.6 Double IGBTs open-circuit fault in the same half-bridge

（4）對(duì)于不同橋交叉雙IGBT故障，相應(yīng)橋臂輸出電流的正負(fù)周波將會(huì)丟失，輸出特性較為復(fù)雜。

圖7 不同橋交叉雙IGBT斷路故障Fig.7 Cross double IGBTs open-circuit fault in different bridges

由圖7可以看出，當(dāng)不同橋交叉雙IGBT斷路故障時(shí)，各相電流輸出特性與同半橋雙IGBT斷路故障時(shí)的波形十分相似，顯然很難對(duì)故障部件進(jìn)行精確定位。

3 基于復(fù)小波的特征提取及故障診斷

對(duì)截取的仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)小波變換，考慮電流信號(hào)特征頻段對(duì)應(yīng)的復(fù)小波分解層數(shù)為從第r層到第s層（s＞r＞0），設(shè)a相電流經(jīng)復(fù)小波變換后第i層系數(shù)分別為

式中：x(i)為第i層的復(fù)小波變換系數(shù)的集合；N為第i層的復(fù)小波變換系數(shù)的個(gè)數(shù)。

定義第i層小波系數(shù)的能量為

a、b相電流復(fù)小波變換的第i層系數(shù)對(duì)應(yīng)的電流相位序列分別為

式中，p(i)、q(i)分別為a、b相復(fù)小波變換的第j層系數(shù)對(duì)應(yīng)的電流相位序列集合。

則定義a相與b相在第i層相位差均值為

對(duì)于分析數(shù)據(jù)窗寬度的選取，由于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、大小和運(yùn)行方式不同時(shí)，會(huì)引起暫態(tài)過程的改變[20-21]。數(shù)據(jù)窗取的太長不僅會(huì)增加計(jì)算量，還可能引入非故障特征增加誤差，數(shù)據(jù)窗取的太短則不能充分利用暫態(tài)信號(hào)。為了處理小波變換過程中的邊界效應(yīng)，本文適當(dāng)加寬數(shù)據(jù)窗的寬度，本文數(shù)據(jù)寬度為1 600。圖8～圖11為各功率器件斷路模式下數(shù)據(jù)復(fù)小波分解系數(shù)各層相位差均值。

由圖8可以看出，上橋臂T1處對(duì)應(yīng)的IGBT發(fā)生斷路故障時(shí)，與呈現(xiàn)出較為強(qiáng)烈的正相關(guān)特性，而在經(jīng)過30層分解后各層分解系數(shù)對(duì)應(yīng)的相位差穩(wěn)定在38 rad。下橋臂T4處對(duì)應(yīng)的IGBT發(fā)生斷路故障時(shí)，與呈現(xiàn)出較為強(qiáng)烈的負(fù)相關(guān)特性，而在經(jīng)過30層分解后各層分解系數(shù)對(duì)應(yīng)的相位差穩(wěn)定在47 rad。以上橋臂T1斷路為例，利用互相關(guān)函數(shù)對(duì)ab、bc電流相位差間的相關(guān)性進(jìn)行量化求解，求解公式為

式中：R(ab,bc)為與的互相關(guān)值；為 ab、bc電流相位差的平均值。

相關(guān)性分析結(jié)果及相差的規(guī)律統(tǒng)計(jì)如表2所示。

圖8 單個(gè)IGBT斷路信號(hào)小波分解系數(shù)各層相位差Fig.8 Phase difference in each layer of single IGBT breaking-signal by wavelet decomposition

表2 IGBT單管斷路相差規(guī)律Tab.2 Phase differences of single IGBT circuit-breaker

由圖9可以看出，T1T4出現(xiàn)雙IGBT斷路故障時(shí)，各層相位差將保持在42 rad不變。T3T6、 T5T2故障時(shí)，分別對(duì)應(yīng)的各層相位差保持恒定不變。

圖9 同橋雙IGBT斷路信號(hào)小波分解系數(shù)各層相位差（T1T4）Fig.9 Phase differences in each layer of double IGBTs breaking-signal in the same bridge by wavelet decomposition（T1T4）

圖10 同半橋雙IGBT斷路信號(hào)小波分解系數(shù)各層相位差Fig.10 Phase differences in each layer of double IGBTs breaking-signal in the same half-bridge by wavelet decomposition

結(jié)合圖10及表3可明顯看出，對(duì)于上半橋雙IGBT斷路故障，三相電流信號(hào)的20～25層復(fù)小波系數(shù)各層相位差保持在43～45 rad不變；對(duì)于下半橋雙IGBT斷路故障，三相電流信號(hào)的25～30層復(fù)小波系數(shù)各層相位差基本保持不變。因而可通過辨識(shí)該處特征實(shí)現(xiàn)各類同半橋雙管斷路故障的診斷。

由圖11及表4可以看出，逆變器出現(xiàn)不同橋雙IGBT交叉斷路故障時(shí)，三相電流信號(hào)的30～47層復(fù)小波系數(shù)各層相位差同時(shí)出現(xiàn)兩路相位差基本保持恒定不變，該特征能夠表現(xiàn)在6種該類型故障中，具有較強(qiáng)的辨識(shí)度，因而可通過此特征實(shí)現(xiàn)與同半橋雙IGBT斷路故障的區(qū)分。此外，該類特征在上述6種故障中循環(huán)出現(xiàn)，具備一定的規(guī)律性，能夠?qū)Σ煌慕徊骐pIGBT斷路準(zhǔn)確診斷。

表3 同半橋雙IGBT斷路相差規(guī)律Tab.3 Phase differences of double IGBTs circuit-breaker in the same half-bridge

圖11 不同橋交叉雙IGBT斷路信號(hào)小波分解系數(shù)各層相位差Fig.11 Phase differences in each layer of cross double IGBTs breaking-signal in different bridges by wavelet decomposition

表4 不同橋交叉雙IGBT斷路相差規(guī)律Tab.4 Phase differences of cross double IGBTs circuit-breaker in different bridges

4 結(jié) 語

針對(duì)EMU變流器功率器件復(fù)雜的故障特征，本文提出了一種基于正交緊支復(fù)小波的EMU變流器功率器件故障診斷方法。本文在正交緊支撐復(fù)小波的構(gòu)造原理的基礎(chǔ)上詳細(xì)推導(dǎo)db7復(fù)小波。然后，采用IGBT丟失觸發(fā)脈沖的方式搭建變流器開路故障模型，采集單管、同橋雙管、同半橋雙管、不同橋交叉雙管故障模式下的三相輸出電流，利用構(gòu)造的復(fù)小波提取電流信號(hào)小波分解系數(shù)各層相位差，并給出數(shù)據(jù)窗選擇方法。最后，通過信號(hào)相關(guān)性分析以及各故障模式下相位差變化規(guī)律，實(shí)現(xiàn)變流器功率器件的故障診斷，為高速EMU的運(yùn)營維護(hù)提供一定的技術(shù)參考。

[1]Rodriguez-Blanco M A，Claudio-Sanchez A，Theilliol D，et al.A failure-detection strategy for IGBT based on gatevoltage behavior applied to a motor drive system[J]．IEEE Trans on Industrial Electronics，2011，58（5）：1625-1633.

[2]周雒維，周生奇，孫鵬菊（Zhou Luowei，Zhou Shengqi，Sun Pengju）.基于雜散參數(shù)辨識(shí)的IGBT模塊內(nèi)部缺陷診斷方法（Diagnostic method for internal defects of IG?BTs base on stray parameter identification）[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)（Transactions of China Electrotechnical Society），2012，27（5）：156-163．

[3]Smith K S，Li Ran，Penman J.Real-time detection of inter?mittent misfiring in a voltage-fed PWM inverter inductionmotor drive[J].IEEE Trans on Industrial Electronics，1997，44（4）：468-476．

[4]Espinoza-Trejo D R，Campos-Delgado D U，Martinez-Lo?pez F J.Variable speed evaluation of a model-based fault diagnosis scheme for induction motor drives[C]//Interna?tional Symposium on Industrial Electronics.Bari，Italy，2010：2632-2637．

[5]Mendes A M S，Marques Cardoso A J.Voltage source in?verter fault diagnosis in variable speed AC drives by the average current Park's vector approach[C]//IEEE Interna?tional Electric Machines and Drives Conference.Seattle，USA，1999：704-706．

[6]Sleszynski W，Nieznanski J，Cichowski A.Open-transistor fault diagnostics in voltage-source inverters by analyzing the load currents[J].IEEE Trans on Industrial Electron?ics，2009，56（11）：4681-4688．

[7]Diallo D，Benbouzid M E H，Hamad D，et al.Fault detec?tion and diagnosis in an induction machine drive—A pat?tern recognition approach based on Concordia stator mean current vector[J].IEEE Trans on Energy Conversion，2005，20（3）：512-519．

[8]Yu Ok-Sun，Park Nam-Ju，Hyun Dong-Seok.A novel fault detection scheme for voltage fed PWM inverter[C]//32nd Annual Conference of IEEE Industrial Electronics.Paris，F(xiàn)rance，2006：2654-2659．

[9]Cruz S M A，F(xiàn)erreira M，Cardoso A J M.Output error volt?ages—A first method to detect and locate faults in matrix converters[C]//34th Annual Conference of IEEE Industrial Electronics.Orlando，USA，2008：1319-1325．

[10]安群濤，孫力，趙克，等（An Quntao，Sun Li，Zhao Ke，et al）.基于開關(guān)函數(shù)模型的逆變器開路故障診斷方法（Diagnosis method for inverter open-circuit fault based on switching function model）[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)（Pro?ceedings of the CSEE），2010，30（6）：1-6．

[11]姜保軍，安群濤（Jiang Baojun，An Quntao）.基于運(yùn)行模式分析的逆變器功率管開路故障診斷方法（A novel di?agnostic technique for open-switch faults of inverters based on operating mode analysis）[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)（Pro?ceedings of the CSEE），2012，32（24）：30-37．

[12]龍伯華，譚陽紅，許慧，等（Long Bohua，Tan Yanghong，Xu Hui，et al）.基于量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電力電子電路故障診斷（Fault diagnosis of power electronic circuits based on quantum neural network）[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)（Transac?tions of China Electrotechnical Society），2009，24（10）：170-175．

[13]倪紹徐，張?jiān)７?，易宏，等（Ni Shaoxu，Zhang Yufang，Yi Hong，et al）.基于故障樹的智能故障診斷方法（Intelli?gent fault diagnosis method based on fault tree）[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)（Journal of Shanghai Jiaotong University），2008，42（8）：1372-1375，1386．

[14]陳如清（Chen Ruqing）.采用新型粒子群算法的電力電子裝置在線故障診斷方法（A novel PSO based on-line fault diagnosis approach for power electronic system）[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)（Proceedings of the CSEE），2008，28（24）：70-74．

[15]王志遠(yuǎn)，張杰，王雨琦，等（Wang Zhiyuan，Zhang Jie，Wang Yuqi，et al）.基于三相電流檢測(cè)的逆變器開路故障診斷及容錯(cuò)方案研究（Inverter open-circuit fault diag?nosis and its fault-tolerant method based on three-phase current detection）[J].機(jī)車電傳動(dòng)（Electric Drive for Lo?comotives），2014（2）：105-109．

[16]Lawton Wayne.Applications of complex valued wavelet transforms to subband decomposition[J].IEEE Trans on Signal Processing，1993，41（12）：3566-3568．

[17]Jawerth Bjorn，Sweldens Wim.An overview of wavelet based multiresolution analyses[J].SIAM Review，1994，36（3）：377-412．

[18]張大波（Zhang Dabo）.復(fù)小波變換在小電流單相接地故障選線中的應(yīng)用研究（Complex Wavelet Transform and its Application in Fault Line Selection of Neutral Non-Ef?fective Grounding System）[D].成都：西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院（Chengdu：School of Electrical Engineering，Southwest Jiaotong University），2007．

[19]孫靖（Sun Jing）.CRH2型動(dòng)車組牽引變流器的故障處理（Fault recovery processing for CRH2 multiple-unit trac?tion converter）[J].鐵道機(jī)車車輛（Railway Locomotive& Car），2009，29（6）：64-66．

[20]陳奎，唐軼（Chen Kui，Tang Yi）.暫態(tài)電流互積求和法接地選線研究（Detecting fault feeder method of summa?tion of mutual integral of transient current）[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)（Proceedings of the CSEE），2005，25（25）：267-271.

[21]段建東，張保會(huì)，周藝，等（Duan Jiandong，Zhang Bao?hui，Zhou Yi，et al）.基于暫態(tài)量的超高壓輸電線路故障選相（Transient-based faulty phase selection in EHV transmission lines）[J]。 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)（Proceed?ings of the CSEE），2006，26（3）：1-6．

Fault Diagnosis for Power Devices in EMU Converter Based on Orthogonal Compact Support Complex Wavelet

LIU Chang1，WEI Jianzhong2
（1.Engineering Technical Training Center，Civil Aviation University of China，Tianjin 300300，China；2.China Railway Design Corporation，Tianjin 300142，China）

TM46

A

1003-8930（2017）09-0143-08

10.3969/j.issn.1003-8930.2017.09.023

2017-05-05；

2017-07-01

劉 暢（1989—），女，碩士，助理工程師，研究方向?yàn)轱w機(jī)電氣系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)、故障診斷。Email：lc07@outlook.com

魏建忠（1987—），男，碩士，工程師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)繼電保護(hù)及變電站綜合自動(dòng)化。Email：369601093@qq.com