基于图论的n阶升压式谐振开关电容变换器潜电路分析技术

本文基于图论方法分析n阶升压式谐振开关电容变换器的潜电路路径，由此提出该类变换器潜电路图论分析的一般方法，为预先发现和消除高阶升压式谐振开关电容变换器中的安全隐患提供了理论依据。文中首先以3阶升压式谐振开关电容变换器为例，将电路拓扑简化为有向图，得出连接矩阵，根据连接矩阵算法计算节点间的所有通路。然后根据电路原理分析所得的通路，经筛选、剔除，得出有效路径，再与变换器正常情况下的通路比较，分析得到潜在的路径。最后将以上分析方法和结果推广到n阶升压式谐振开关电容变换器潜电路研究中。     

基于改进分层有向图的故障诊断方法

针对火电机组热力系统内部因果关系复杂、故障诊断系统实时性差以及分辨率低等问题,提出了基于符号有向图(SDG)的分层有向图模型,以及基于改进分层有向图的故障诊断方法,即采用有向图分层策略,使故障源的搜索空间减小;利用故障报警节点回溯路径上的定性关系,搜索相容支路确定故障源候选节点。将分层有向图故障诊断方法应用于某台除氧器的故障诊断,并与传统的SDG故障断方法进行比较,结果表明,分层有向图故障诊断方法的有效节点搜索空间明显小于传统的SDG方法,从而提高了系统的诊断速度;使故障源节点的分辨率达到100%,满足实时性要求。     

Buck变换器的拓扑指数及脆弱性分析

将脆弱性分析引入到电力电子变换器结构性故障的研究,具体研究方法是基于信息化学中拓扑指数的概念,计算出Buck变换器的拓扑指数,提出Buck变换器脆弱性判定方法。通过对Buck变换器拓扑指数的计算和分析,量化不同故障对Buck变换器运行特性的影响。脆弱性的研究将为电力电子变换器安全稳定运行和故障诊断提供一个新的分析思路。     

基于长短期记忆网络的永磁同步风机变换器开路故障诊断研究

永磁同步风机通过全功率背靠背变换器与电网连接,实现风能与电能的转换。风机的运行环境恶劣,变换器的电力电子开关器件容易发生开路故障,影响风力发电系统的正常运行。针对永磁同步风机网侧变换器和机侧变换器常见的开关管开路故障,提出一种基于长短期记忆网络的故障诊断算法。分析变换器开关管故障下的永磁同步风机输出变化,基于风机变换器开路故障样本数据,构造具有多隐藏层的网络结构挖掘信号中的隐藏信息,充分利用长短期记忆网络优异的模式识别能力,深度提取不同工作条件和故障状态下的网侧电流和发电机电流的信号特征,提高故障诊断性能。仿真结果表明,提出的故障诊断方法能够快速、准确地识别出永磁同步风机的变换器开路故障。     

基于数据驱动的变换器故障诊断综述

传统的变换器故障诊断方法需建立精确的数学模型,才能实现故障的识别和定位,但其建模过程复杂且无法建立非线性系统模型。针对以上问题,本文采用基于数据驱动的方法实现对变换器故障的研究和应用。文中主要将基于数据驱动的故障诊断类型分为:基于统计分析的变换器故障诊断方法、基于信号处理的变换器故障诊断方法和基于人工智能的变换器故障诊断方法,进而对不同方法的基本研究原理、应用和局限性进行具体的阐述。最后,通过研究提出应从故障诊断的方法融合、新型故障类型的检测、故障模式的在线学习和数据监测系统的设置等方面对变换器故障诊断进行展望。     

n阶谐振开关电容变换器潜电路图论分析法

介绍了谐振开关电容变换器中普遍存在的潜电路现象,然后针对n阶谐振开关电容变换器结构复杂、难于直接找到潜电路路径等问题,提出利用图论分析潜电路路径的方法。该方法将n阶谐振开关电容变换器的拓扑简化为有向图,根据连接矩阵算法计算节点间的所有通路,并通过增加虚拟节点实现回路路径的计算,再根据路径判据剔除虚假路径,从而区分正常路径和潜电路路径。最后,文中以降压式开关电容变换器为例,用实验验证了该方法的可行性。     

基于逆向卡尔曼滤波的电力变换器故障诊断方法

针对变换器中因电解电容退化而引起的等效电阻异变的故障诊断问题,提出了一种基于逆向卡尔曼滤波的电力变换器故障诊断方法。将变换器抽象为一类卡尔曼滤波动态方程。将电路元件参数作为卡尔曼滤波的未知状态,利用电路的电压和电流作为已知矩阵,逆向推导卡尔曼滤波递推公式,完成电力变换器的参数辨识和故障诊断。针对变换器正常状态下的参数辨识结果,表明所提出的逆向卡尔曼滤波参数辨识算法具有较高的精度。同时针对变换器故障状态下的故障诊断结果,表明逆向卡尔曼滤波算法也具有很好的跟踪性,能够快速显示故障元件及其参数变化情况。仿真验证了所提出方法的有效性和实用性。     

一种基于DS证据理论的电网故障诊断方法

提出的基于DS证据理论的电网故障诊断方法可解决由不知道所引起的不确定性.确立电网故障诊断的识别框架后,基于贝叶斯方法实现DS证据的表达,应用Dempster法则得到合成的信度函数,以此判断电网故障元件.基于Matlab编程实现了该算法,分析了单重故障且保护与断路器工作正常,单重故障伴有保护误动与断路器拒动,多重故障伴有保护、断路器误动与拒动三种典型故障情况.算例测试结果表明该方法能够有效地识别故障元件.     

基于人工智能的电力电子变换器开路故障诊断研究综述

电力电子变换器已被广泛应用于航空航天系统、直流输电、分布式能源和智能电网等领域,其可靠性问题成为学术界和工业界的研究热点。开展对电力电子变换器开路故障监测与智能诊断方法研究,对避免二次故障、降低运维时间与成本和提高电力电子系统可靠性具有重要意义。文章首先对电力电子变换器故障特征进行分析与总结,然后对特定基于人工智能(artificial intelligence,AI)技术的电力电子变换器开路故障诊断方法及应用实例综述,随后提出一种基于随机森林与瞬时故障特征相结合的故障诊断方法用于三相电力电子变换器故障诊断,最后提出基于AI的电力电子变换器开路故障诊断方法面临的挑战,并展望该领域未来的研究方向。     

单管直流变换器的快速故障诊断

直流变换器广泛应用于诸如航空、新能源等系统中,其故障的快速诊断可以有效提高整个系统的可靠性。提出一种适用于单管PWM直流变换器(工作在电流连续模式)的实时快速故障诊断方法。该方法仅以直流变换器中磁性元件的电压为诊断依据,无需引入额外的测量元件。通过对变换器故障发生后磁性元件电压的分析,提出了基于电压时序的诊断方法。通过电压信号和驱动信号的配合,可以在不到一个开关周期的时间内实现变换器的故障诊断。最后,以buck变换器为例进行实验验证,结果证明了所提方法的有效性。     

基于符号有向图节点定量化模型的故障诊断方法

基于系统衍生节点的状态不可能比要对它施加影响节点状态差这一假定,该文研究了一种将SDG定性定量模型、主元统计法(PCA)和遗传算法相结合的电站热力系统智能故障诊断方法。通过用SDG构造系统模型,并结合节点的定量信息对节点之间的因果联系进行描述,形成SDG节点定量化模型;用PCA监控不同的变量,并考虑变量间的相关关系,有效地解决了确定节点故障发生的可能性大小的问题;用遗传算法对故障传播路径进行搜索,可以有效处理SDG定性模型中不可测节点干扰、计算量大和规则组合爆炸等问题。案例研究表明,该方法具有较强的故障诊断能力。     

宜都换流站5611~#交流滤波器跳闸故障原因分析

随着高压直流输电技术的发展,换流站在跨区电网中有着越来越多的应用。交流滤波器作为换流站的主要设备,起着滤波和无功补偿的作用。需要对交流滤波器特性进行研究,掌握其运行特点,以保证换流站正常输送直流功率。宜都换流站5611#交流滤波器2011年2月2日发生一起跳闸故障,此次故障造成一次设备损坏。本文对滤波器工作原理、电容器塔的结构、参数进行了介绍。结合故障录波图,电气参数及现场的检查,找到了此次故障的原因并进行了分析,最终并提出了运行维护建议。     

基于功率解耦控制的电流注入式HVDC换流器运行特性的研究

研究基于MLCR-CSC的HVDC换流器在电网不同工况下的功率控制特性。从实际工程角度出发,设计了两组MLCR-CSC(DMLCR-CSC)协调工作的方案,提出了双组多电平电流重注入换流器(DMLCR-CSC)作为HVDC换流器。分析了DMLCR-CSC在功率解耦控制的可行性,提出了有功功率和无功功率解耦控制思想。采用的9电平DMLCR-CSC主电路晶闸管器件具备零电流关断(ZCS)特点。在输电网正常工况下,网侧单相接地故障、两相短路故障和直流侧短路故障时,换流器可以在1/6个周期内把电流降到零,并且THD含量与触发角度无关。仿真验证了DMLCR-CSC构成的HVDC换流器是高压大功率电能传输的一种可靠的选择。     

采用交叉熵支持向量机和模糊积分的电网故障诊断

为了解决分布式电网故障诊断中局部电网内部故障和相邻区域联络线故障的诊断问题,采用交叉熵支持向量机(cross entropy support vector machine,CE-SVM)的改进方法,提出一种基于后验概率输出的CE-SVM和模糊积分动态融合的大电网故障诊断策略。首先通过网络分区算法将电网分割成连通且计算负担平衡的子区域;采用历史数据离线训练各局部CE-SVM模块,根据故障报警信息选择性触发局部CE-SVM实现局部电网内部的故障诊断;利用模糊密度动态调节算法构建模糊积分环节,关联融合相连区域CE-SVM模块关于联络线故障的后验概率输出,实现联络线故障的综合决策。该方法不仅可以应对局部网络内部的故障诊断,也可以有效处理相邻区域间联络线的故障诊断问题。仿真结果看出:所得到的诊断结论正确,并且对于处理保护器和断路器报警信息丢失或不正确动作的情况具有较好的容错性。     

计及警报信息时间特性的故障诊断模型

电力系统发生故障时的警报信息具有时间特性,如果能够充分与合理地利用这一特性,可以 提高故障诊断结果的准确性和加快诊断速度。但至今,还没有一个电力系统故障诊断方法能 够系统地处理警报信息的时间特性。以外展推理(abductive inference)和简洁覆盖集理 论(parsimonious set covering theory)为基础,对计及警报信息时间特性的电力系统故 障诊断问题做了一些初步的研究工作。采用时间图表示元件故障与警报信息及其时间特性之 间的关系,时间图中的节点表示警报信息,节点间的有向支路表示这两个节点所代表的警报 信息出现的先后次序。在此基础上,首次建立了描述这一问题的优化模型(0-1整数规划模型 ),给出了用Tabu搜索技术求解该问题的算法。最后,用一个简单的例子说明了所建立的故 障诊断模型的正确性和Tabu搜索方法的可行性。     

基于直流电压—有功功率特性的VSC-MTDC协调控制策略

提出了一种用于大规模海上风电并网时电压源换流器型多端直流(VSC-MTDC)输电系统的协调控制策略。以典型的五端直流输电系统为例,提出了基于本地控制器的换流站间协调控制策略,基于直流电压-有功功率调节特性给出了辅助换流站的改进下降控制策略以及定有功功率控制(APC)换流站的改进控制策略,分析了两换流站的工作模式,根据直流网络的潮流分布和最大最小运行方式给出了辅助换流站和APC换流站参数选择的依据。最后,PSCAD/EMTDC仿真验证了在正常、主导换流站故障和辅助换流站故障工况下协调控制策略的有效性;仿真结果表明,该协调控制策略能够实现多端直流输电系统换流站间的有功功率分配,控制效果良好。     

一种具备故障阻断能力的低导通损耗模块化多电平换流器

论文面向具备直流侧故障阻断能力的MMC子模块拓扑开展研究,通过详细分析半桥型和全桥型MMC子模块在直流侧故障时的工作特性,提出一种基于逆阻型元件的新型子模块:该拓扑无需向子模块正常电流通路中插入额外功率器件,即可改变故障电流路径。与现存具备故障阻断能力的子模块拓扑相比,提出的拓扑在正常工况下具有更低的导通损耗。为了验证提出拓扑的有效性,在Matlab/Simulink环境下搭新型MMC换流器仿真平台,并搭建相应样机,全面验证所提的子模块拓扑具备直流侧故障阻断能力。