基于双线性观测器的双馈风电机组变流器功率管开路故障诊断

针对双馈风电机组变流器的开路故障,提出一种基于双线性观测器的故障诊断方法。从双馈感应发电机和变流器的数学模型出发,根据模型的非线性特点,推导双馈风电机组变流系统的双线性模型,并构造出变流系统的双线性电流观测器。通过电流观测器得到变流器的电流残差信息,并据此对变流器进行故障检测,然后利用电流平均值定位出具体故障器件。考虑到功率管开关延时、死区时间及测量噪声的影响,设计自适应阈值进行故障判断,保证了诊断的鲁棒性。通过不同故障类型和电网电压跌落的仿真分析,验证了所提开路故障诊断方法的有效性和可靠性。     

基于波形特征的地铁牵引整流器二极管开路故障诊断方法

针对地铁牵引整流器内部二极管故障率高且诊断困难的问题,提出基于输入电流和输出电压的波形特征进行二极管开路故障诊断的方法。基于地铁牵引整流器的电路拓扑结构,分析了发生二极管开路故障前后整流器输出电压与输入电流波形的变化规律;在此基础上首先利用输出电压的波形特征检测整流器的二极管开路故障并确定疑似故障时间,然后仅利用各整流桥的一相输入电流确定故障二极管所在的整流桥并识别具体的故障位置。基于MATLAB/Simulink平台的仿真验证结果表明,所提地铁牵引整流器故障诊断方法不受故障位置、故障时间、系统运行负载等因素的影响,具有良好的可靠性与适应性。     

串联混合动力电动汽车交直流变换器的故障仿真分析及诊断

交直流变换器是串联式混合动力汽车(Series Hybrid Electric Vehicles,SHEV)电气驱动系统中实现功率变换以及调速调频的核心装置,由于存在大量功率器件,导致其容易发生各种故障,且受功率以及外界环境等各种因素影响导致故障信号特征提取困难,故障诊断难以准确定位故障发生位置。文中主要针对功率器件发生断路故障问题,基于建立的SHEV电气系统的交直流变换器仿真模型,选择直流侧母线输出电流为特征量,并且充分考虑功率器件的位置,对功率器件开路故障类型进行详细分类,然后对各种故障下直流侧母线输出电流的特性进行分析。利用快速傅里叶变换将故障信号分解到不同的频率段,通过分析比较选取30k Hz(k=1,2,3…)频率段信号为故障诊断特征向量,再结合基于遗传算法的BP神经网络实现故障类型识别。仿真结果表明,这种方法可对交直流变换器的开路故障进行有效诊断和识别,预测结果误差非常小,具有计算简便,准确性高的优点。     

双馈风电机组变流器功率管开路故障诊断方法

变流器是风电机组的关键部件,且其故障率较高。为提高风电机组的可靠性和可用率,减少运行和维护费用,根据变流器的电流变化特性,提出一种新的双馈风电机组变流器功率管开路故障诊断方法。方法首先采用基于绝对值的归一化Park矢量法进行故障检测,然后根据归一化电流平均值定义了故障定位变量,并利用归一化电流绝对平均值构造了自适应阈值;最终,通过故障定位变量与自适应阈值的比较结果识别变流器故障功率管。仿真和实验结果表明,方法能够准确有效地实现双馈风电机组转子侧和网侧变流器的多功率管开路故障诊断,且具有较好的鲁棒性。     

基于瞬时频率的电压源变流器开路故障检测方法研究

针对电压源变流器中功率器件的开路故障问题,通过分析变流器三相电流的固有模态分量特征,提出了一种基于瞬时频率的变流器开路故障检测方法。首先采用经验模态分解理论获取三相交流电流中的开关模态分量。然后通过希尔伯特变换得到开关模态分量的瞬时频率,利用开路故障前后开关模态分量瞬时频率特征变化对功率器件的开路故障进行检测。最后在PSCAD/EMTDC中搭建柔性直流互联系统仿真模型进行了验证。仿真结果表明,利用开关模态分量瞬时频率特征能够在几个开关周期内快速地检测出单个或多个故障功率管,而且在功率调整和潮流反转时具有较好的动态检测性能。     

变流器开路故障下永磁直驱风电系统运行分析

变流器是永磁直驱风电系统中故障率最高的器件,文中针对变流器故障后系统运行特性的变化,在变流器数学模型的基础上,深入分析变流器中一个开关管发生开路故障后的工作情况。研究表明:一个开关管发生开路故障后系统可持续运行,但会影响该变流器的正常工作,引起对应侧电流波形畸变。在MATLAB/Simulink环境下建立永磁直驱风电系统模型,并搭建永磁直驱风力发电实验平台,分别在3种不同的开路故障下进行仿真和实验,围绕机侧和网侧电流、直流母线电压、有功输出比例、总谐波畸变率,评估故障对系统运行特性的影响。根据仿真和实验结果得出变流器开路故障特征:一个变流器的开路故障对另一侧的正常运行影响较小,但故障器件对应侧的相电流出现波形畸变。     

基于CNN的Buck-Boost变流器开路故障诊断

针对三电平Buck-Boost变流器开关管与续流二极管开路故障特征耦合问题,根据功率器件开路故障前后的时频特征变化,提出一种基于一维卷积神经网络(1D-CNN)的功率器件开路故障检测方法。首先,采用变分模态分解(VMD)算法计算开关模态分量瞬时频率特征,构建变流器输入电流、瞬时频率和电容电压差的特征组合。然后,建立1D-CNN模型并通过Matlab/Simulink仿真数据进行训练。最后,在半实物硬件在环测试平台进行实验验证。实验结果表明,功率器件开路故障会使运行电流瞬时频率发生二倍频突变,通过时频特征数据驱动方法能够准确检测IGBT与续流二极管的开路故障,准确率大于98%,而且时频特征组合具有更高的准确率和工况鲁棒性。     

基于小波包分析的风力发电系统中变流器的故障识别

以风力发电系统中背靠背式双脉冲宽度调制(pulsewidth modulation,PWM)变流器中整流状态为例,分析了绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)各类开路故障状态下三相PWM整流器直流侧的输出电压信号,提出了基于小波包分析的变流器故障识别方法。该方法利用直流侧输出电压信号的调制特点,从能量谱和功率谱的角度分析了小波包分解后的直流侧输出电压的细节信号,通过频谱特征识别出三相PWM整流器的各类故障。仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于输入电流和输出电压的Vienna整流器单管开路故障诊断方法

单管开路故障是Vienna整流器的常见故障形式,为提高单管开路故障诊断的准确性和可靠性,基于输入电流和输出电压提出了一种故障诊断方法。首先,分析单管开路故障时的故障机理,选取故障时输入电流和输出电压作为故障特征量;然后,通过检测输入电流的零值稳区和分析输出电容电压差的谐波变化,设计故障诊断方法;最后,通过仿真和实验验证了所提方法的有效性。所提出的方法结合电流、电压故障特性,在快速诊断的同时大幅提高了诊断结果的准确性和可靠性,在负载突变的情况下仍能正确工作,并且不需要添加额外的硬件设备,方便嵌入已有的控制系统中,能够实现单管开路故障的快速在线诊断。     

开绕组无刷双馈发电机系统变流器故障诊断

功率开关器件开路是风力发电系统中的常见故障。本文对基于直接功率控制策略的开绕组无刷双馈发电机(OW-BDFG)系统中双两电平变流器功率开关器件的开路故障诊断方法进行研究。详细分析了双两电平变流器单相开路故障类型,以单个变流器单相故障、两个变流器均单相故障为例,将正常运行与故障后的控制绕组相电压进行对比分析,实现故障诊断和故障类型辨别。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

考虑风电接入的电力系统无功优化

研究了含风电场的电力系统无功优化,提出了通过潮流计算得到风电场的无功补偿容量,利用非线性原-对偶内点法对整个电网进行无功优化的新方法。建立了风电机组的稳态模型,介绍了风电场在电力系统潮流计算中的处理方法。通过潮流计算得到风电场的无功补偿容量,建立以有功网损最小和电压水平最好的多目标无功优化模型,在满足各种约束条件下采用非线性原对偶内点法对该模型进行优化求解。通过烟台电网的实际计算结果验证了该方法的可行性和实用性。     

电网风电出力特性分析

针对风电大规模并网对电网系统产生不良影响的问题,结合河北省南部电网风电场实际运行数据,从波动性、随机性、相关性和互补性等方面分析河北南部地区风电出力特性,比较内陆风风电场与海风风电场的功率特性,为电网大规模接入风电提供参考和借鉴。     

电力电子技术在电力系统无功补偿方面的应用

介绍了电力电子技术在电力系统的应用状况，分析了采用自关断开关器件的PWM调制，将直流电逆变为交流电，并通过控制相角进行无功功率补偿和电压调整的基本原理和应用前景。     

浅析农配网的功率因数和无功补偿

简要探讨了农配网影响功率因数的主要因素和无功功率增大的不良影响,提高自然功率因数的措施,无功补偿的作用、注意问题以及无功补偿的几种实用方法;同时,介绍了电力电容器作为无功补偿的主要设备在运行中应注意的问题.     

电力监控软件在配电系统中的应用

介绍了基于Acrel-3000电力监控软件和ACR220EK网络电力仪表,设计并实现了一套分散式采集和集中控制管理原理的配电自动化系统。系统实现了微机在配电室中无人管理的功能,省去了值班人员现场操作断路器的烦琐,提高了供电质量和管理水平,具有简明实用、投资少等优点。     

单相供电网络潮流计算

低压配电系统中．居民用户普遍采用单相供电,即从配变低压侧引出相线和零线对用户进行供电的方式。由于单相供电网络中一个地理节点包含两个电气节点,而且支路中包含相线和零线,即单相供电是以零线为电流返回通路,因此单相供电网络不宜采用对称系统的潮流计算方法。针对该问题,以地理节点为处理单元,建立了单相供电网络模型。该模型包括支路模型和地理节点注入电流计算模型两部分,支路模型计及了相线和零线之间的互感,地理节点注入电流计算模型计及了零线重复接地。以此为基础,实现了前推回代算法。采用的模型和方法直接对地理节点进行处理,而不用考虑地理节点中电气节点的细节,不用重新编号。最后,以一个11地理节点的测试系统为算例验证了模型的有效性和准确性以及潮流算法的快速性。     

电力系统无功功率的补偿

从无功功率与有功功率、电压、线损、谐波及直流输电等方面叙述了无功功率的重要性 ,指出实现无功功率在额定电压下的平衡是保证电压质量的基本条件。从而说明了无功功率的重要性及无功功率控制的必要性     

一类联合动力循环的功率效率特性

基于一种更接近实际燃—蒸联合动力循环的热力学模型，分析了其功率效率特性，所得结论对燃—蒸联合循环的设计和运行有一定的指导作用     

冀北电网分区供电研究

随着电网的发展,电力系统在高一级电压网络尚未满足供电可靠性要求的情况下,为了合理利用现有资源获取最大网络传输功率,以及满足用户对用电的要求,形成了高低压电磁环网。通过分析冀北电网的具体结构和电磁环网运行存在的问题,提出唐山、承德、秦皇岛（简称“唐承秦”）地区的分区供电方案。“唐承秦”地区存在较多的500/220 kV电磁环网结构,加之地区负荷较重,考虑到安全供电,“唐承秦”地区有必要实行分区供电运行。结合冀北地区500 kV和220 kV发输变电工程的建设项目,将唐山电网分为5个220 kV供电区域的分区供电方案。通过计算和分析电网的电力平衡关系、短路电流、可靠性并进行稳定校核,证明分区供电方案的可行性,以期为冀北电网及其他地区分区供电的研究工作提供参考。     

电力市场中的电网运营决策

针对电网调度部门面临电力市场所急需解决的问题展开讨论;论述了适合中国国情的电价体系及其计算方法;建立了电网运营决策的数学模型;提出了该数学模型的实现方法。