پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 21 |
| تعداد شماره‌ها | 610 |
| تعداد مقالات | 9,029 |
| تعداد مشاهده مقاله | 67,082,922 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 7,656,375 |
شناسایی و جایابی خطای مدارباز کلیدهای نیمه‌هادی قدرت در اینورتر چند سطحی مهار نقطه خنثی | ||
| مدل سازی در مهندسی | ||
| دوره 23، شماره 80، فروردین 1404، صفحه 95-109 اصل مقاله (1.61 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله برق | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22075/jme.2024.32673.2587 | ||
| نویسندگان | ||
| ایوب اسلامی؛ یوسف نیشابوری* ؛ محمد فرهادی کنگرلو؛ رضا بهین فراز | ||
| دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران | ||
| تاریخ دریافت: 01 دی 1402، تاریخ بازنگری: 31 اردیبهشت 1403، تاریخ پذیرش: 22 خرداد 1403 | ||
| چکیده | ||
| مقاله حاضر، تشخیص خطای مدارباز کلیدهای نیمه‌هادی قدرت در اینورتر مهار نقطه خنثی را با استفاده از شبکه عصبی مورد مطالعه قرار می‌دهد. اینورتر مهار نقطه خنثی شامل چهار کلید نیمه‌هادی قدرت و دو دیود کلمپ در هر فاز است. افزایش تعداد کلیدهای نیمه‌هادی قدرت در اینورترهای چند سطحی احتمال وقوع خطا را افزایش می‌دهد. بنابراین تشخیص و جایابی سریع کلید معیوب برای رفع سریع خطا و مقاوم‌سازی اینورتر در برابر خطا ضروری است. در این تحقیق، سیستم‌های مبتنی بر شبکه عصبی برای تشخیص خطای مدارباز در یک و یا دو کلید نیمه‌هادی بر روی اینورترهای مهار نقطه خنثی سه فاز سه سطحی مورد بررسی قرارگرفته است. روش پیشنهادی جایابی خطا، بر اساس اندازه‌گیری جریان خروجی اینورتر و همچنین محاسبه مقدار متوسط استوار است. به‌منظور آموزش شبکه عصبی از مقدار متوسط جریان هر سه فاز خروجی استفاده‌شده است. سیستم تشخیص خطای پیشنهادی وقوع خطای یک یا دو کلید که مجموعاً شامل 60 حالت خطا و یک حالت عملکرد بدون خطا را پوشش می‌دهد. این سیستم در محیط نرم‌افزار MATLAB/SIMULINK شبیه‌سازی‌شده و نتایج به‌دست‌آمده دقت و سرعت تشخیص وقوع خطای مدارباز برای کلیدهای قدرت نیمه‌هادی را در یک سیکل فرکانس مرجع نشان می‌دهد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| اینورتر سه سطحی مهار نقطه خنثی؛ تشخیص و جایابی خطای مدارباز کلیدهای نیمه‌هادی قدرت؛ متوسط جریان خروجی؛ شبکه عصبی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Identification and Diagnosis of Power Semiconductor Switches Open-Circuit Failure in Neutral Point Clamped Multilevel Inverter | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Ayub Islami؛ Yousef Neyshabouri؛ Mohammad Farhadi Kangarlu؛ Reza Behinfaraz | ||
| Faculty of Electrical and Computer Engineering, Urmia University, Urmia, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| This article presents the open switch fault detection and diagnosis of neutral point clamped inverters using neural networks. The neutral point clamped inverter consist of four power semiconductor switches with two clamp diodes in each phase. As the number of power semiconductor switches in the inverter increases, the probability of fault occurrence significantly increases. Therefore, for ensuring uninterrupted operation and preventing additional damage during faults, rapid fault diagnosis is essential for the fault tolerant systems. In this study, a neural network based system is developed for the detection and diagnosis of open switch faults in one or two power semiconductor switches in neutral point clamped inverter. The proposed method relies on measuring the inverter output currents and calculating their average values, which are then used for training the neural network. The proposed system covers open switch fault diagnosis for one or two switches. The mentioned system was simulated in the MATLAB/SIMULINK environment, and the result demonstrate accuracy and rapid fault diagnosis for semiconductor power switches within a fundamental cycle. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Multilevel inverters, Neutral point clamped Inverter, Switch fault detection and diagnosis, Neural networks | ||
| مراجع | ||
|
[1] M. Hosseinpour, and Ali Seifi. "A Novel Multilevel Inverter Topology Aiming Reduction the Switch Count and Converter Cost." Journal of Modeling in Engineering 18, no. 60 (2020): 71-85. [2] B. Hosseini Montazer, J. Olamaei, M. Hosseinpour, and B. Mozafari. "A Generalized Bidirectional Structure for Multi-Level Inverter with Low Number of Power Electronic Devices." Journal of Modeling in Engineering 19, no. 66 (2021): 37-51. [3] B. Masri, H.A. Sheikh, N. Karami, H.Y. Kanaan, and N. Moubayed. "A Review on Artificial Intelligence Based Strategies for Open-Circuit Switch Fault Detection in Multilevel Inverters." In IECON 2021–47th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, pp. 1-8. IEEE, 2021. [4] K. Nallathambi. "An Extensive Review on Fault Detection and Fault-Tolerant Control of Multilevel Inverter with Applications." International Journal of Renewable Energy Research (IJRER) 12, no. 2 (2022): 768-98. [5] P. Mehta, S. Sahoo, and M. Kumar. "A Fault‐Diagnosis and Tolerant Control Technique for Five‐Level Cascaded H‐Bridge Inverters." IET Circuits, Devices & Systems 15, no. 4 (2021): 366-76. [6] M. Hassanifar, M. Shamouei-Milan, Y. Neyshabouri, D. Nazarpour, and S. Golshannavaz. "Fast Detection and Localization of Open-Circuit Switch Faults in Nested Neutral Point Clamped (NNPC) Inverter." In 2020 11th Power Electronics, Drive Systems, and Technologies Conference (PEDSTC), pp. 1-6. IEEE, 2020. [7] A.M. Naqvi, P. Tripathi, and S.P. Singh. "Fault detection and fault-tolerant operation of a seven-level inverter." In 2023 International Conference on Power, Instrumentation, Energy and Control (PIECON), pp. 1-5. IEEE, 2023. [8] S.H. Kim, D.Y. Yoo, S.W. An, Y.S. Park, J.W. Lee, and K.B. Lee. "Fault detection method using a convolution neural network for hybrid active neutral-point clamped inverters." IEEE Access 8 (2020): 140632-140642. [9] P. Han, X. He, H. Ren, Y. Wang, X. Peng, Z. Shu, S. Gao, Y. Wang, and Z. Chen. "Fault diagnosis and system reconfiguration strategy of a single-phase three-level neutral-point-clamped cascaded inverter." IEEE Transactions on Industry Applications 55, no. 4 (2019): 3863-3876. [10] D. Chen, Y. Ye, and R. Hua. "Fault diagnosis of three-level inverter based on wavelet analysis and Bayesian classifier." In 2013 25th Chinese Control and Decision Conference (CCDC), pp. 4777-4780. IEEE, 2013. [11] K.H. Chao, and C.H. Ke. "Fault diagnosis and tolerant control of three-level neutral-point clamped inverters in motor drives." Energies 13, no. 23 (2020): 6302. [12] S. Valipour, S.S. Moosavi, D.A. Khaburi, and A. Djerdir. "An open-circuit fault detection method using wavelet transform for cascaded h-bridge multilevel inverter." In 2017 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC), pp. 1-5. IEEE, 2017. [13] S. Rokocakau, G. Tresca, G. Cirrincione, P. Zanchetta, R. Kumar, M. Cirrincione, and L. Frosini. "Fault Detection in Cascaded H-Bridge Inverters using Spectrogram Analysis and Convolutional Neural Networks." In 2023 International Aegean Conference on Electrical Machines and Power Electronics (ACEMP) & 2023 International Conference on Optimization of Electrical and Electronic Equipment (OPTIM), pp. 1-6. IEEE, 2023. [14] L.M. Halabi, H.A. Gamal Al-Kaf, and K.B. Lee. "Efficient Fault Detection for Open Circuit Faults in HANPC Inverters Using Artificial Neural Network for Motor Drive Applications." In 2023 IEEE International Symposium on Sensorless Control for Electrical Drives (SLED), pp. 1-6. IEEE, 2023. [15] H. Feshki Farahani. "A New Topology for Single Phase Voltage Source Multilevel Inverter Based on Reduction of Semiconductor Switches." Journal of Modeling in Engineering 16, no. 52 (2018): 97-108. [16] M.R. Mullali Kunnontakath Puthiyapurayil, M.N. Nasirudeen, Y.A. Saywan, M.W. Ahmad, and H. Malik. "A review of open-circuit switch fault diagnostic methods for neutral point clamped inverter." Electronics 11, no. 19 (2022): 3169. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 125 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 153 |
||