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。

一种用于风电变流器可靠性评估的结温数值计算方法

风力发电作为清洁能源之一,近年来得到了迅速发展。随着风机容量不断增大和转速不断提高,对变流器的性能要求也越来越高。其中,变流器中IGBT模块的寿命是制约整个变流器使用寿命的重要因素。因此,研究如何准确地预测变流器中IGBT模块的结温分布具有非常重要的意义。本文针对这一问题开展研究工作。

风电变流器DC-Link电容器准在线状态监测方法

DC-Link电容是风电变流器中最核心但又最易失效的元件之一,对其进行状态监测可有效提高系统运行的可靠性。该文提出一种风电变流器DC-Link电容器准在线状态监测方法。首先,利用预充电阶段的交流电流重构DC-Link电容器的直流充电电流;采用二阶指数函数对电容器在预充电阶段的电压和电流波形进行精确拟合;取拟合函数的参数作为特征值,将实测的电容器状态参数(C和RESR)作为特征值对应的输出,并通过实验获得的样本数据,构建特征值与其输出的映射关系;最后利用多输出最小二乘支持向量回归算法对数据集合进行学习训练,建立特征值与电容器状态参数的回归模型。该方法无需增加额外传感器和改变变流器控制算法。实验结果验证了本方法的有效性。

基于SSAE-LSTM神经网络的风电变流器开路故障诊断

针对风电变流器IGBT模块开路故障,在诊断中长时间序列信号的特征时难以提取和识别,文章提出了一种基于栈式稀疏自编码(SSAE)网络和长短期记忆(LSTM)神经网络的开路故障诊断方法。以网侧变流器为主要研究对象,首先,将预处理后的原始电流信号输入SSAE网络,利用无监督学习方式进行逐层贪婪训练,并结合有监督学习方式对SSAE网络进行参数更新和局部微调,进而提取隐含层降维特征,构建特征矩阵;其次,利用LSTM神经网络在处理时间序列中的记忆优势,将特征矩阵作为LSTM网络的输入进行模型的训练;最后,利用Softmax分类器实现故障的识别和分类。诊断结果表明,该方法实现了自动提取网侧变流器的故障电流信号特征;同时所提方法能够风电变流器IGBT模块单一开路和双开路的22种开路故障问题进行准确地识别和分类,平均测试集准确率可达99.64%。

基于风电场运营工况的风电变流器IGBT寿命预测研究

风电机组的运行工况、器件的老化程度对IGBT的使用寿命具有较大的影响,目前对IGBT进行寿命评估时,大多未考虑风电机组的运行工况与IGBT当前寿命等因素。以风电变流器中的IGBT作为研究对象,对其寿命及可靠性进行评估。根据西北某风电场SCADA系统实测数据,利用Simulink仿真软件搭建风力发电机组模型与瞬态双界面法,获取运行一定年限后的IGBT热阻抗,建立Foster热网络模型;利用Simulink和PLECS软件进行电热联合仿真,计算风电IGBT器件的热损耗,以获得结温信息;利用雨流计数法、寿命预测模型和线性累计损伤模型,得到在当前工况下西北某风电场风电IGBT的损伤度。该方案给出了基于完整运行工况的IGBT寿命评估流程,相较其他IGBT寿命评估方法,考虑因素更全面,预测结果更准确。

风电变流器发热机理及可靠性分析

风力发电是可再生能源发电的重要表现形式,也是目前世界各国重点发展的具有全球竞争力的战略性新兴产业之一。随着风电机组单机容量的不断增加,风电变流器的可靠性问题也日益突出。经研究发现,温度问题已经成为影响变流器可靠性的最主要因素。针对风电变流器在应用过程中频发的故障问题,文章对变流器发热机理、失效机理和稳定性影响因素进行深入研究与剖析,并建立热损耗模型。通过研究发现影响变流器发热的原因主要有变流器本体设计、工作环境温度高、热阻系数增加、通风量不足等,并对解决方案进行探索,对降低风电变流器故障率、设备升级改造、延长使用寿命和变流器运维具有重要的指导意义。

风电变流器中IGBT过流故障分析及应对措施分析

在风机系统中,功率变流器是最关键的组成部分,对于风机的系统性能影响非常大,是风机系统稳定运行的关键所在,关注剖面问题对于风电变流器评估意义重大。温度计算精准合理,功率器寿命精准判断,必须依靠可靠性评估。风流变流器评估首要是组件可靠性分析,以及失效机理评估,在剖面尺度划分基础上,建立合理的寿命评估机制,从而更好的实现风电变流器的使用期限。器件结温数值是主要计算依据,能够在气温数据和风速上完成迅速计算,依托器件寿命优化评估管理模式,提升功率气温模块数据分析有效性,从而减少对模块寿命的影响。与此同时,还能够为提升风电变流器功率寿命带来新的方法和思路。风机变流器的 IGBT 多次出现过流故障,导致风机运行不正常,大大的影响了风机效率。本文将深入分析风电变流器 IGBT 工作中经常出现的问题,对故障过压、故障过流以及故障过温等故障故障检测手段进行分析,寻找故障出现缘由,在明确过流故障主要问题基础上,参考长期运行数据,通过与风机厂联系改进驱动电路,试图解决 IGBT 运行故障。

风电变流器大功率试验平台监控系统的设计研究

风电变流器涉及物理量众多,系统相对复杂,对试验平台监控系统的稳定性和实时性要求较高,本文工程从实际应用出发,对监控系统进行了总体设计、监控装置设计、测控系统硬件设计以及DSP软件程序设计,在此基础上采用模块化设计出风电变流器大功率的试验平台监控系统。

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。