一种基于增量学习MSET的风电变流器预警方法

为提高风电变流器故障预警的快速性和准确性,本文提出了一种基于增量学习MSET(Multiple Subset Estimation Technique)算法和误差分析的风电变流器故障预警方法。通过风电变流器正常工况下的运行数据,动态构建更新状态记忆矩阵并建立MSET模型,计算得到当前状态下的预测值。通过分析预测值和实际观测值的误差来进行故障预警。研究结果表明:基于增量学习的改进MSET算法可以有效对风电变流器的故障进行预警。由于当初的风场建设条件所限,早期投运的风机变频器一般采用的是就地维护方式。风电变频器作为并网核心组件,其稳定性与可靠性起着决定性的作用。传统的过程监测和故障诊断方法主要依靠维修人员的个人经验,再加上缺少详尽的系统状态信息可供参考,因此难以对故障开展快速准确的诊断。而且,过去经常采用的定时频繁维修的方式又很容易造成“维修过剩”。因此需要对风电变流器的运行参数进行监测,根据估算数据与观测值的偏差程度对风电变流器进行预警处理,避免事态进一步恶化,尽可能减少风电场的经济损失。

基于随机森林算法的风电变流器开路故障诊断

为提高风电变流器的故障诊断准确率,针对双馈式风电变流器IGBT模块的单一开路和双开路故障问题,提出了一种基于变分模态分解和随机森林算法的风电变流器开路故障诊断方法。首先将采集到的三相电流信号进行变分模态分解,再采用各个模态函数分量的峰度、均值、方差来进行数据降维以提取数据特征,最后将提取到的特征输入随机森林模型进行模型训练和故障识别。实验结果表明,相较于其它方法,基于变分模态分解和随机森林算法的故障诊断方法具有更好的故障分类效果。

温度对风电变流器可靠性的影响及应对措施

风电变流器的可靠运行是风能转换系统的重要关注对象。如果只在设计环节关注器件选型而忽略现场应用环境、特别是温度的影响,将导致风电变流器现场故障率较高。基于风电变流器在风机内的典型应用环境,分别从影响温度的因素、应对措施和现阶段技术进展等角度,对后市场变流器如何提高可靠性提出应对措施。

风电变流器的技术现状与发展

风电变流器被广泛应用于各类风力发电厂,是实现风电大规模并网、促进能源结构转型的关键设备之一,其性能优劣将直接影响到风电系统的发电效率与经济效益,随着风电技术的持续进步下,风电变流器技术现状与发展也更加受到行业关注。对此,本文将基于风电变流器技术为切入点,探索风电变流器的技术分类与结构,通过对风电变流器的技术现状中的技术现状与行业现状展开分析,探讨风电变流器技术未来的发展趋势。

风电变流器预防性维护检测技术应用研究

在我国风力发电行业持续高速发展的新趋势下,搭载变流器的风电机组大部分已逐步进入服役后期,由此引发的一系列零部件老化与故障问题日益突出。本文重点分析了风电变流器可能存在的故障原因,以及进行风电变流器预防性维护的重要价值,对该维护检测技术的背景和原理进行了详细阐述,并基于此提出了风电变流器预防性维护检测技术应用的具体策略,以期为相关领域的技术研究与创新提供一定的有效借鉴。

风电变流器中多单元并联的关键技术分析

本文率先介绍了多单元并联下风电变流器的主要功能,再通过专业的研究与分析,精准开展风电变流器多单元并联关键技术设计,设计内容包含电源设计、软件设计、水冷体系设计、变压器设计与电容电感设计等,全面规范风电变流器中的各项操作程序,然后对多单元并联下的风电变流器进行科学测试,明确风电变流器使用状态,确保多单元并联技术操作效果。

计及焊层疲劳影响的风电变流器IGBT模块热分析及改进热网络模型

针对不同疲劳寿命时期对风电变流器绝缘栅双极型晶闸管(IGBT)模块结温的影响,分析焊层在不同脱落度下的IGBT模块热阻变化规律,并建立考虑热阻变化的改进热网络模型。首先,依据风电机组变流器IGBT模块的结构和材料属性,建立三维有限元热-结构耦合分析模型,对基板焊层和芯片焊层在不同脱落度下IGBT模块结温和热应力的分布规律进行仿真分析。其次,确定不同焊层脱落度下其热阻增量值,并建立IGBT模块改进热网络模型。最后,将三维有限元模型和改进热网络模型的结温计算结果进行对比分析,验证了所提的改进热网络模型的有效性。

基于ITD与改进内积的压缩感知风电变流器电压信号重建方法

为了解决风电变流器电压检测信号高速传输、大容量长期存储以及重构性能差等问题,提出了一种本征时间尺度分解（ITD）与改进内积的压缩感知重构算法相结合的变流器电压信号重建方法。该方法利用电压信号压缩与采样同时进行的思路,首先利用ITD把电压信号自适应分解为若干个合理旋转分量信号和一个残余分量,对所有分量用离散余弦变换基稀疏表示,建立基于Gauss随机投影矩阵的欠定方程;然后利用提出的基于广义Jaccard系数匹配性度量准则代替内积准则来对支撑集优化的压缩感知广义正交匹配追踪算法重建各个分量电压信号;最后对所有重构分量信号组合得到原始变流器电压检测信号。仿真表明：ITD与改进内积的压缩感知重构算法相结合的方法提高了变流器电压检测信号的重构精度,降低了重构计算复杂度,具有更好的运行效率。

基于αβ变换的压缩感知风电变流器电压信号压缩方法

针对风电变流器输出端三相电压数据存储中存在资源浪费、重构性能差等问题,提出了一种压缩感知风电变流器输出端信号压缩新方法。首先,将输出端三相电压信号进行αβ变换,变换后得到的两相信号转化为一维信号;然后,将传统的多频带融合思想应用于压缩感知稀疏表示中设计稀疏基;最后,选取高斯随机矩阵作为测量矩阵,正交匹配追踪算法作为重构算法,重构uα、uβ信号并作αβ反变换。实验结果表明:与直接对三相电压数据处理相比,该方法可以有效压缩三相电压数据,使得运行时间降低,重构误差减小,并且节约了数据的存储空间。

基于壳温差的风电变流器IGBT模块基板焊层健康状态评估

风电变流器IGBT模块基板焊层脱落是重要是失效形式之一,现有基于红外成像技术的健康状态监测方法难以应用到实际风电变流器中,该文提出基于壳温差的风电变流器IGBT模块基板焊层健康状态评估方法。首先,基于实际风电变流器功率模块结构,建立IGBT模块三维有限元模型,分析不同基板焊层脱落度下芯片结温及壳温分布规律;其次,引入基板焊层劣化度概念,通过芯片定位、稳态过程识别以及基于BP神经网络的壳温值获取,建立基于壳温差的IGBT模块基板焊层状态评估模型;最后,通过风电变流器IGBT模块基板焊层脱落模拟实验,研究表明所提的基于壳温差可有效实现IGBT模块基板焊层健康状态评估。

考虑不同时间尺度的风电变流器功率模块可靠性评估模型

考虑到变风速运行下风电变流器功率模块的结温波动既受到风速的影响,同时也存在由换流引起的基频结温波动。为了综合衡量这两个时间尺度下结温波动对变流器可靠性的影响,提出考虑不同时间尺度下结温波动特点的可靠性评估模型。针对受风速影响较大的长时间尺度结温波动,根据FIDES可靠性评估导则,引入热应力因子和温度循环因子对不同风速均值、风速湍流强度运行状态下的可靠性影响进行评估。针对由换流引起的短时间尺度下的基频结温波动,采用多状态概率评估思想将风速大小进行概率划分,并基于功率模块失效机理评估不同风速对功率模块故障率的贡献。最后,以某风场变流器为例,对其可靠性进行评估,并分析设计参数对可靠性的影响。文中结论对于制定检修计划,提高功率模块设计可靠度提供了依据。

共直流母线并联型风电变流器环流分析

该文研究共直流母线并联型风电变流器的环流问题。对于共直流母线并联变流器,采用载波移相技术后,由于变流器输出瞬时电压的差异,此时会产生不流经电机和电网,只在变流器之间流动的环流,因此,针对该情况,首先分析环流的特性,并根据分析结果设计基于PR控制的环流抑制策略,仿真与实验都验证了该策略的有效性。

大功率风电变流器分布式控制方法的研究

将两电平变流器作为一个基本并联模块单元能有效提高风电变流器功率等级,但随着并联支路增加,控制器所要采集的信号及相应控制信号增加,从而会直接影响控制器硬件资源利用率,同时导致多支路并联系统对控制系统的快速性和可靠性都有了更高要求。这里以鼠笼式风电并联变流器系统为研究对象,采用一个主控制器和多个子控制器高速光纤通讯协调控制的方法,实现了并联变流器系统的有效、快速控制。

双馈式风电变流器低电压穿越技术的研究

对双馈式风电变流器低电压穿越技术进行了详细的分析和研究。分别介绍了电网电压发生平衡跌落和不平衡跌落时DFIG的控制策略。利用Matlab/Simulink对1.5 MW/690 V的DFIG模型进行了仿真研究,仿真结果验证了不同跌落情况下控制策略的正确性和可行性。

采用耦合电抗器的兆瓦级永磁直驱风电变流器仿真研究

提出一种采用耦合电抗器的独立直流母线型永磁直驱风电变流器,分析其去耦等效电路和高阻抗环流路径,阐明耦合电抗器抑制环流的根本机理,并分别建立机侧变换器和网侧变换器的数学模型,根据所得模型分别设计控制策略,实现了永磁直驱风电变流器的并联运行,抑制了环流,解决了环流引起的不均流、波形畸变等问题,提高了系统的可靠性和效率。最后,对一组采用耦合电抗器的1.5 MW永磁直驱风电变流器进行了仿真验证,结果证明上述分析及控制策略的正确性。

节能高效数字化兆瓦级风电变流器试验系统

针对现有风电变流器试验系统能量损耗高、试验效率低的问题,提出了一种基于环形功率回馈的试验方法。重点阐述了试验系统的基本原理与结构,并搭建了变流器试验软硬件平台,实现了对变流器各特性参数的自动测试要求。对兆瓦级风电变流器进行了相应的试验,试验结果表明:该系统试验效率优,而且系统操作方便,安全可靠,可实现变流器试验系统的高效节能与数字化。

基于无功环流的风电变流器热负荷优化控制

大容量风电变流器的设计寿命决定了其可靠性,非常关键,而变流器中功率半导体器件的结温将随着风速变化,即随变流器运行功率的变化而波动,这将增加器件的失效率,从而影响到变流器的可靠性。针对这个问题,提出了一种基于无功环流的风电变流器热负荷优化控制策略,首先以双馈风电机组作为研究对象,对其变流器转子侧和网侧的无功环流运行边界范围进行了计算,然后分析了无功环流对变流器中各个功率器件的电流和热负荷分布的影响,从而设计了将额外的无功功率注入以在风速变化时保持功率器件热稳定的优化控制方法。最后,基于Matlab/Plecs的仿真平台建立了风电机组仿真模型并进行了对比计算。结果表明,风速变化时新控制方法使变流器的功率器件最大结温波动较传统方法减小了4℃,从而验证了其有效性。

风电变流器IGBT模块的冷板设计

针对某2.0MW风电变流器IGBT模块的散热需求,对其散热部件——冷板进行几何参数和性能参数(表面温度和流动阻力)的设计和计算,特别是对介质的对流换热系数进行了理论推导和计算.对冷板的仿真分析和装机试验的结果进行分析,结果表明所设计的冷板能够同时满足表面温度低于80℃、介质流动阻力小于1bar的参数要求,保证了IGBT模块可靠工作.

风电变流器IGBT模块通断延迟时间结温探测模型研究

针对风电变流器中绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)开关,研究基于通断延迟时间风电变流器IGBT模块结温探测方法.首先,从半导体物理机理视角分析了通断延迟时间的温敏机理和温敏特性,明确了本征载流子浓度、电流增益和载流子迁移率等影响通断延迟时间的物理因素.然后,设计IGBT模块的动态测试试验,测试不同母线电压或不同集电极电流条件下,通断延迟时间与结温的关系,并对试验结果进行分析.动态测试试验采用双脉冲法二极管钳位电路,提高通断过程栅极电压和集电极电流的动态特性测试精度,采用恒温控制底板加热设备,控制IGBT芯片温度.再后,对IGBT模块开关过程中不同结温下集电极电流和栅极电压波形进行分析,考虑电压电流影响的条件下,建立了基于开通及关断延迟时间的结温探测模型,并对比研究了模型精度.结果表明,基于关断延迟时间的结温探测精度较高、稳定性更强,且母线电压越高或者集电极电流越低,则关断延迟时间越大.最后,建立了基于关断延迟时间的IGBT结温探测模型,该模型考虑电压和电流影响,拟合精度高,平均相对误差小,可用于热平衡态风电变流器的IGBT模块的工作结温探测.

风电变流器的技术现状与发展

风电变流器是风力发电系统的关键设备,其性能直接影响到风电电能质量和风力发电系统的可靠性和稳定性。文章从风电变流器的类型入手,介绍了当前风电变流器的拓扑结构、应用需求和典型产品技术现状,并分析了其未来技术发展趋势,为风电变流器技术发展和产业规划提供参考。