[發明專利]直驅式永磁風電變流器開關管單開路故障診斷與定位方法

有效

• 申請號: 202011596698.X
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112557959B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 何怡剛;謝望;曹志煌;謝輝;李兵;佐磊;袁莉芬
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學;國網安徽省電力有限公司
• 主分類號: G01R31/54
• 分類號: G01R31/54;G01R19/175;H02M7/219;H02H7/20;H02J3/38
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所(普通合伙) 43205
• 代理人: 寧星耀;趙靜華

直驅式永磁風電變流器開關管單開路故障診斷與定位方法，包括以下步驟：S1：對機側三相電流做降噪處理；S2：對降噪后的機側三相電流做幅值持續過零檢測，得到持續過零標志和持續過零時間區間；S3：根據持續過零標志的狀態，將持續過零時間區間向左延拓一個相同長度的區間，得到新的機側三相電流的檢測區間，依次在每相電流的檢測區間中，對其他兩相電流做電流幅值實時變化趨勢計算，得到其他兩相機側電流幅值的實時變化趨勢標志；S4：將機側任意一相電流的持續過零標志和剩余兩相的電流幅值實時變化趨勢標志送進故障診斷和定位邏輯模塊中，得到每一相橋臂的開關管故障診斷和定位標志。本發明數據計算量和處理量小，故障診斷快速，定位精準。

技術領域

本發明涉及風電變流器開關管故障診斷領域，具體是涉及一種基于機側三相電流畸變特征信號的直驅式永磁風電變流器機側的開關管單開路故障診斷與定位方法。

背景技術

目前全球能源發展戰略已經進入新能源時代，其中以風能和太陽能作為主要代表。風能是一種可再生能源，并且具有清潔性和廣泛性，并且獲取過程也比較安全，風能獲取設備一旦鋪設，只要維護得當，可以長時間重復使用，帶來經濟性優勢也很巨大，因此在現代新能源中處于舉足輕重的地位。地球上擁有著近乎無盡的風能資源，如果能對風能進行廣泛的利用，那么全球目前的能源緊缺問題會得到很大的緩解，對地球環境的污染也會大量減少。風能到電能的轉化過程非常簡單，不需要依賴大型發電廠，而且發電效率比傳統的火力發電要高很多，浪費的資源較少。我國風力資源豐富，在一些地方已經建設了大型風力發電廠，而很多地方也鋪設了風力發電機，目前國內的風力發電設備的鋪設量在逐年增加，風力發電具有廣闊的發展前景。

風力發電中最重要的一環是風電變流器，參照圖1，風電變流器是將風電發出來的交流電經過整流之后再逆變，得到符合電網質量要求的三相交流電之后再并入電網使用。目前使用較多的風電變流器是雙PWM型背靠背變流器，這種變流器在機側和網側各有6個開關管，而目前大多數的開關管選擇為IGBT。因為風電場的環境一般在郊外，自然環境惡劣，可能會出現高溫，雨水等自然環境。風力發電變流器自身結構復雜，控制系統也受多方面因素影響，加之所處環境惡劣多變，因此風電機組常常會發生火災事故，究其原因還是風電變流器中的電力電子器件發生故障導致。而風電變流器的開關管最容易發生的故障是開路故障和短路故障，開關管的短路故障一般會產生幅值很大的電流，會觸發風電變流器系統的保護裝置而自動切斷電路，因此能夠及時保護風電機組，從而這種故障產生的危害較小。而開關管的開路故障并不會產生大電流，但是會產生電流的波形畸變，從而導致后續送入電網的畸變電流對電網產生諧波污染，使得電網的電能質量下降。不僅如此，風電變流系統里面的諧波電流如果長時間存在，可能會導致系統中的其他電子器件產生過熱而導致損壞，甚至會產生更嚴重的火災事故。

因此，亟需一種能快速識別風電變流器開關管單開路故障并精準定位故障位置的故障診斷方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服上述背景技術的不足，提供一種直驅式永磁風電變流器開關管單開路故障診斷與定位方法，數據計算量和處理量小，故障診斷快速，定位精準。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是，一種直驅式永磁風電變流器開關管單開路故障診斷與定位方法，包括以下步驟：

S1：對直驅式永磁風電變流器的機側三相電流做降噪處理，消除機側三相電流中的高頻諧波和采樣過程中存在的細微誤差；

S2：對降噪后的直驅式永磁風電變流器的機側三相電流做幅值持續過零檢測，得到機側三相電流的持續過零標志和持續過零時間區間；

S3：根據機側三相電流的持續過零標志的狀態，將對應相電流的持續過零時間區間向左延拓一個相同長度的區間，得到新的機側三相電流的檢測區間，依次在每相電流的檢測區間中，對其他兩相電流做電流幅值實時變化趨勢計算，得到其他兩相機側電流幅值的實時變化趨勢標志；