基于S变换和ResNet-PMDA模型的NPC型三电平逆变器IGBT开路故障诊断

王小玲; 毕贵红; 杨楠; 陈世语; 李玉洪; 陈仕龙

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基于S变换和ResNet-PMDA模型的NPC型三电平逆变器IGBT开路故障诊断

更新时间：2026-01-05

- 基于S变换和ResNet-PMDA模型的NPC型三电平逆变器IGBT开路故障诊断
- 基于S变换和ResNet-PMDA模型的NPC型三电平逆变器IGBT开路故障诊断
- 电力科学与工程 2025年41卷第12期页码：23-36
- 作者机构：
  
  昆明理工大学电力工程学院
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(51767012)
- DOI：
  中图分类号： TM464
- 纸质出版：2025
- 稿件说明：
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王小玲, 毕贵红, 杨楠, 等. 基于S变换和ResNet-PMDA模型的NPC型三电平逆变器IGBT开路故障诊断[J]. 电力科学与工程, 2025,41(12):23-36.

王小玲, 毕贵红, 杨楠, et al. 基于S变换和ResNet-PMDA模型的NPC型三电平逆变器IGBT开路故障诊断[J]. 2025, 41(12): 23-36.
王小玲, 毕贵红, 杨楠, 等. 基于S变换和ResNet-PMDA模型的NPC型三电平逆变器IGBT开路故障诊断[J]. 电力科学与工程, 2025,41(12):23-36. DOI：

王小玲, 毕贵红, 杨楠, et al. 基于S变换和ResNet-PMDA模型的NPC型三电平逆变器IGBT开路故障诊断[J]. 2025, 41(12): 23-36. DOI：

摘要

中点钳位（Neutral point clamped

NPC）逆变器因具备电压应力抑制、谐波优化等优势，在新能源领域应用广泛，但其多开关拓扑易引发绝缘栅双极型晶体管开路故障。针对传统诊断方法的局限性，提出了一种融合S变换（S-transformation

ST）与残差并行多维注意力模型的高效诊断方法。首先通过MATLAB/Simulink仿真提取d轴电压–电流信号，通过d轴电压–电流信号的参数化处理，建立以虚拟电阻为表征量的故障特征提取机制，有效实现原始信号降维与特征解耦；随后，采用具有时频局部化特性的ST算法，将一维电信号映射为二维时频矩阵，通过时–频域联合分析揭示隐含故障模式；最后，设计具有残差跳跃连接与并行多维注意力机制的深度网络模型，利用通道–空间双域注意力机制强化故障敏感特征提取，并通过残差结构抑制梯度弥散问题。实验结果表明，该方法在无噪环境下故障分类准确率达100%，在30 dB噪声干扰下仍保持94.93%的识别率。该结果充分验证了其卓越的特征提取能力和抗噪性能。

Abstract

关键词

Keywords

references

Guo Qun,Zhang Xinhao,Li Jing,Li Gang.Fault diagnosis of modular multilevel converter based on adaptive chirp mode decomposition and temporal convolutional network[J].Engineering Applications of Artificial Intelligence,2022.

Lei Kou,Chuang Liu,Guo-wei Cai,Jia-ning Zhou,Quan-de Yuan,Si-miao Pang.Fault diagnosis for open-circuit faults in NPC inverter based on knowledge-driven and data-driven approaches[J].IET Power Electronics,2020.

艾雨,贾燕冰,韩肖清.基于相似日筛选与组合深度学习模型的日前电价预测方法[J].电网技术,2025(01).

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