永磁直驱系统变流器开路故障诊断方法

永磁直驱系统变流器的开路故障会严重影响系统的运行特性。为了提高系统可靠性,要求系统能够及时检测到故障的发生并准确判断出故障器件的所在位置。本文根据故障时电流的变化特性,提出了变流器单个器件开路故障的诊断方法。该方法通过电流Park矢量相位角的变化检测故障的发生,并依据故障后机侧平均电流的Park矢量相位角所在区间和网侧各相电流的正负确定故障器件的所在位置。仿真和实验结果证明所提方法准确、可靠,且对负载突变、电网电压跌落等干扰具有鲁棒性。     

基于相电流瞬时频率估计的永磁直驱风电变流器开路故障诊断

为了提高永磁直驱式风电变流器的稳定性和可靠性,该文针对风电变流器功率管单管和双管故障,提出一种基于相电流瞬时频率估计的开路故障诊断方法.该方法首先提出一种基于加权滑动Hilbert变换的相电流瞬时频率估计方法,然后通过归一化的相电流瞬时频率残差来构造新的故障检测变量检测故障的发生;其次提出基于改进相电流均值法的多功率管...     

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。     

永磁直驱风电系统变流器拓扑分析

永磁直驱风电系统变流器为永磁同步发电机和电网的接口,对其常用的拓扑进行了详细的分析和说明,包括不控整流 逆变器、不控整流 DC/DC变换 逆变器、背靠背双PWM变换器等拓扑,对其工作原理、应用和优缺点进行了介绍和对比,并针对风电机组对大功率变流器的需求,对大功率拓扑结构的特性和应用进行了详细的介绍。不控整流 Boost变换 并网逆变器和背靠背双PWM变换器2种拓扑是目前的优选方案,多电平变换器因其优良的性能将具有良好的发展前景。     

基于畸变电流的直驱式永磁风电变流器 故障诊断研究

针对直驱式永磁风电变流器开关管开路故障诊断的问题,提出了一种基于机侧电流畸变规律的故障诊断方法。 该方法 研究了在不同开路故障类型下的机侧三相电流的畸变规律,总结畸变规律并设计诊断变量,实时监测低通滤波后的机侧三相电 流并计算诊断变量,然后根据诊断变量得出诊断信号,最后根据诊断信号完成实时故障诊断,并在单管故障诊断方法的基础上 提出了支持双管故障诊断的方法。 实验结果表明,该方法对单管故障和双管故障均能进行准确且快速的诊断,诊断成本较低, 鲁棒性较好,不容易出现误诊和漏诊。     

风电变流器的开路故障诊断

分析了功率开关开路故障对双馈风力发电机的电流和其他变量的影响,提出了一种基于电流信号平均值的开路故障诊断方法,该方法适用于双馈风力发电系统双脉宽调制（PWM）变流器中单个或两个功率开关的开路故障诊断。针对诊断系统容易在同步速或同步速附近发生误报的情况,提出了一种新的误报抑制策略,即分别在亚同步和超同步速下,通过改变采样数据在存储器中的存储方向来消除因为电流波形在同步速附近的对称关系引起的误报。仿真结果表明,该方法不仅能完全消除误报,而且能快速准确地诊断出开路故障的位置和类型。     

永磁直驱风电系统电机侧变流器的研制

使用永磁同步发电机的直驱型风力发电系统目前的发展很快,采用背靠背变流器作为直驱风电系统全功率变流器具有优良的性能,受到了广泛关注。对背靠背全功率变流器中电机侧变流器的工作原理和PMSG的控制策略进行了详细说明,对其稳态和动态性能进行了仿真分析。构建了实验系统,实现了电机侧变流器对发电机的矢量控制,能够方便地实现发电和电动状态运行。仿真和实验结果表明,采用PWM变流器作为永磁直驱风电系统电机侧变流器,可以实现对PMSG的优良控制,并为向电网输送优质的电能提供保证。     

永磁直驱风电系统发电机侧变流器的并联控制

针对永磁直驱风力发电系统中发电机多极对数、低速运行特性,提出易于实现、鲁棒性能好的滑模转子位置观测器,准确估计电机转子位置。在无位置传感器运行条件下,发电机转矩、磁链响应仍然保持良好的稳、动态性能;解决了安装光电编码器带来的可靠性和受干扰反馈错误位置信息等问题,提高了系统的可靠性。大功率直驱风力发电系统相对于双馈系统需要全功率变流器。目前,在MW级系统中电能变流器拓扑结构通常采用背靠背PWM变流器并联,用相同PWM脉冲触发和载波移相等两种控制方式。对两种方法的控制效果进行了实验验证,实验结果表明了机侧变流器的无位置传感器载波移相并联技术提高了系统的鲁棒性、可靠性,降低了噪声,能使系统发出优质电力。     

永磁直驱风电变流器控制策略及仿真研究

根据矢量控制原理提出了机侧和网侧PWM变流器的控制策略,分析了永磁直驱风电系统双PWM变流器的电路结构及其工作原理,建立了永磁直驱风电系统中包括风力机、传动系统、永磁同步发电机、双PWM变流器等各部分的数学模型;在MATLAB/SIMULINK仿真环境中建立了永磁直驱风电系统的仿真模型并进行了动态仿真。仿真结果表明:采用双PWM变流器的永磁直驱风电系统具有优良的动、静态性能,可以良好的控制永磁同步发电机,最终输入电网的电压、电流波形接近正弦且谐波含量小。验证了系统仿真模型的正确性和所提出双PWM变流器控制策略的有效性。     

永磁直驱风电变流器无传感器控制研究

永磁直驱风力发电系统是一种新型的风力发电系统,具有广泛的应用前景。背靠背的全功率变流器是直驱型风力发电系统中的关键设备,既要实现对电网转换优质电能的功能,又要对永磁同步发电机(PMSG)进行控制。永磁同步发电机的无传感器控制技术具有重要的研究意义。根据永磁同步发电机的数学模型,利用其电磁、电气关系,提出了一种基于转子磁链闭环锁相环的永磁同步发电机位置的估算算法。通过仿真和实验结果表明,利用该估算方法能够准确计算出永磁同步发电机的位置,并可以利用其对永磁同步发电机实现有效的控制。     

永磁直驱风电变流器功率器件损耗分析

永磁直驱风力发电系统在低电压等级下多采用两电平变流器并联运行,而在中压等级下采用三电平变流器较为合适.在分析绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块损耗的基础上,根据两电平和三电平变流器的工作机理,建立了一套考虑结温效应的变流器损耗计算公式.对永磁直驱风力发电系统中并联两电平和三电平变流器的损耗进行了对比分析,分析结果表明,相对于并联两电平结构,三电平变流器的总损耗可减少27％.实验验证了三电平变流器功率器件开关状态的正确性,损耗分析为MW级风力发电系统中三电平变流器散热设计奠定了基础.     

直驱风电系统变流器控制技术综述

电力电子变流器作为风力发电与电网的接口,即对风力发电机电机控制,又要输出优质电能。因此对电子变流器的控制策略非常重要。对网侧变流器控制策略、机侧变流器策略和低电压穿越控制策略进行了分析。最后展望了变流器控制技术发展趋势。     

基于双三电平变流器永磁直驱风力发电系统

分析了永磁同步电机的数学模型,基于双三电平变流器,采用最佳叶尖速比的最大风能跟踪方法和转子磁链定向的矢量控制方法实现机侧三电平变流器的控制.对于网侧三电平变流器的控制,提出了基于虚拟磁链定向和瞬时功率理论的空间矢量调制-定频直接功率控制( SVM-DPC).基于MATLAB/Simulink搭建了系统仿真模型,研究了系统在变速条件下的动态响应特性,仿真试验验证了系统模型和所述控制策略的可行性和正确性.     

全功率变流器永磁直驱风电系统低电压穿越特性研究

随着风电机组安装容量的不断上升,风电系统在电网故障情况下的运行变得尤为重要,电网导则要求风电机组在电网电压瞬间跌落一定范围内不脱网运行。针对使用背靠背全功率变流器的永磁直驱风电系统,提出一种在电网电压瞬间跌落情况下不脱网运行的方法。电网发生电压瞬间跌落时,网侧变流器运行在静止无功补偿（STATCOM）模式,依据电网电压跌落的深度决定发出无功电流的大小,通过快速提供无功电流来稳定电网电压,实现直驱型风电系统的低电压穿越功能。仿真和实验结果表明电网电压故障时使直驱风电系统运行在STATCOM模式可以有效提高低电压穿越能力。     

背靠背永磁直驱风电变流器共模电压抑制方法

针对常规的模型预测共模电压抑制方法需要设计权重因子、计算量大、开关频率高等问题,提出了一种改进的基于电压矢量优化的背靠背永磁直驱风电变流器共模电压抑制方法。详细分析了每个电压矢量对背靠背风电变流器电流变化率的影响,从而揭示了3矢量法存在电流畸变的本质原因,并基于该分析结果提出了一种改进的4矢量模型预测共模电压抑制方法。该方法不仅适用于机侧变流器,而且适用于网侧变流器。在实现共模电压抑制的同时,该方法还可以降低开关频率并减小计算量,且没有明显影响电流的动稳态特性。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。     

大功率直驱风电系统高效率变流器设计

在兆瓦级直驱风电系统中,发电机定子电压等级通常采用较低的690V,而定子电流等级则很高,给全功率变流器的设计和制造造成了的困难,特别是效率问题比较突出。提出一种基于直驱多相永磁同步发电机和三电平混合式变流器的技术方案,用以替代传统的三相发电机和两电平变流器并联方案,具有更好的谐波性能和效率。讨论不同变流器拓扑在方案中的应用及其参数设计方法,并在谐波、效率和成本方面进行了比较。     

永磁直驱风力发电系统变流器控制策略研究

针对变速恒频风力发电技术(VSCF),对风力机的数学模型进行了分析,通过最佳叶尖速比实现了对风力机的最大风能跟踪(MPPT)。在研究了永磁同步发电机(PMSG)和变流器的数学模型的基础上提出了对机侧变流器和网侧变换器分开控制的策略,控制机侧变流器来调节发电机的转速,控制网侧变流器向电网输送稳定、恒频的电能。并在Matlab/Simulink平台下搭建了相应的仿真模型,仿真结果表明控制策略可行。     

无速度传感器控制永磁直驱风电变流器的研制

常规数字式编码器在风力发电中的应用存在容易受干扰等问题.在分析直驱型变速恒频风电系统背靠背变流器工作原理的基础上,采用锁相环无速度传感器控制策略对永磁同步发电机的速度和相位进行观测,对其工作原理和实现方法进行了分析.建立了永磁直驱风电系统仿真模型和实验样机,并对所提控制策略进行了仿真和实验验证.仿真与实验结果表明,锁相环无速度传感器控制能够准确获取电机转速与角度信息,响应速度快、电流控制效果好,具有较好的稳态与动态性能,经过进一步优化,特别是提高低速段性能后,可以在直驱风电系统中替代常规编码器实现对永磁同步发电机的控制.     

1.5MW永磁直驱风电机组并网变流器的研制

介绍了永磁直驱风电机组并网变流器系统结构和工作原理,并对并网变流器发电侧和电网侧的控制策略和控制电路进行了研究,在此基础上,研制了一台1.5MW/690V永磁直驱风电机组并网变流器样机,进行了相应的实验研究.实验结果表明,该控制策略和控制电路正确有效,并网变流器能实现能量的双向传递,具有优良的并网特性.     

永磁直驱风电全功率变流器并联控制方法研究

为提高永磁直驱风电全功率变流器并联控制效果,提出永磁直驱风电全功率变流器并联控制方法研究。首先分析永磁直驱风电全功率变流器拓并联扑结构,建立永磁直驱风电全功率变流器模型,计算无功功率受有功功率波动造成电压幅值产生波动,结合虚拟阻抗使功率在此种情况下耦合,系统总电阻补偿至0时,实现永磁直驱风电全功率变流器并联控制。实验结果表明,采用该方法控制永磁直驱风电全功率变流器并联运行的机侧环流与网侧环流波动较为稳定,验证了该方法的控制性能。