风电变流器IGBT模块损耗及结温的计算与分析

针对双馈风电变流器IGBT模块在交变热应力的长期作用下导致故障频发的问题,提出其损耗与结温的准确计算模型及不同工况下两者变化规律的研究。首先,建立了机侧及网侧变流器在整流或逆变模式下IGBT模块损耗及结温的计算模型;其次,对机组在不同运行工况下,其损耗和稳态结温进行分析。结果表明,随风速的增大,机侧与网侧变流器IGBT模块的损耗变化规律不同;机侧变流器IGBT模块的结温波动剧烈,尤其是在同步风速附近区域。     

双馈风电机组变流器IGBT结温计算与稳态分析

针对双馈风电机组机侧变流器长期处于低频下运行导致故障率高的机理问题,提出其功率器件绝缘栅型双极性晶体管(IGBT)结温准确计算方法及其变化规律的研究。首先基于不同损耗分析方法,结合IGBT热网络,建立了IGBT结温计算模型,并对一个实际IGBT在不同结温计算方法下的稳态结温进行比较。其次,结合双馈风电机组运行特性,分别建立其全范围工况下机侧变流器IGBT的结温计算模型。最后,分析了双馈风电机组在不同风速下机侧变流器IGBT稳态结温变化规律及其影响因素。结果表明,基于开关周期损耗的结温计算方法更适合较低频率运行下IGBT结温的准确计算;双馈风电用机侧变流器IGBT稳态结温波动幅值随变流器输出频率的降低而增大。     

双馈风电变流器IGBT模块功率循环能力评估

为准确评估不同风况下双馈风电机组变流器的可靠性水平,提出一种机侧变流器IGBT模块的功率循环能力评估方法,并研究了风速对功率循环能力的影响。基于器件失效模型,建立机侧变流器IGBT模块的平均失效时间(MTTF)计算模型。结合变流器实时运行参数,建立机侧变流器IGBT模块结温计算模型,并分析湍流风速对结温波动的影响,进而提出基于雨流算法提取随机结温波动信息。根据提取的随机结温波动信息,结合风速统计特性,提出机侧变流器IGBT模块功率循环能力评估模型。最后,以某1.5 MW双馈风电机组机侧变流器IGBT模块为例,分析年平均风速及湍流强度对其功率循环能力的影响。分析结果表明:该变流器IGBT模块的MTTF其随着年平均风速及湍流强度的增大而减小;相比传统评估模型,所建立的评估模型更准确。     

抑制IGBT器件结温的双馈风电变流器分段DSVPWM策略

针对双馈风电机组机侧变流器绝缘栅双极型晶体管(IGBT)结温波动大的问题,提出了一种抑制IGBT结温且不影响机组运行性能的机侧变流器调制策略。首先,基于不连续空间矢量调制(DSVPWM)在一定负载功率因数角可降低变流器开关损耗的思路,通过推导双馈风电机组机侧变流器功率因数角表达式,详细分析了机侧变流器功率因数角的变化范围。其次,为了有效抑制IGBT结温,针对机侧变流器功率因数角变化范围大的问题,提出以机侧变流器功率因数角变化范围为依据的分段DSVPWM策略。最后,建立了考虑IGBT热性能的双馈风电变流器电-热耦合模型,对机组不同出力下的变流器电-热性能进行了仿真分析。结果表明,与传统连续空间矢量调制(CSVPWM)策略相比,所提出的分段DSVPWM策略能有效抑制机侧变流器IGBT结温及结温波动。     

基于转速控制的双馈风电机组机侧变流器IGBT器件结温波动抑制策略

针对当前双馈风电机组机侧变流器在同步转速点附近结温波动大、影响器件运行可靠性的问题,提出一种基于机组转速控制的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)结温波动抑制策略。首先,基于最大功率点跟踪(MPPT)控制原理,并结合变流器IGBT模块等效热网络,建立双馈风电变流器结温计算模型。其次,针对机侧变流器在同步转速点附近结温波动出现的"尖峰"现象,从减少机组低频运行范围和提升同步转速附近区域穿越速度的思路出发,提出基于功率、转速双控制外环的改进最大功率点跟踪控制策略。最后,搭建基于PLECS和Simulink联合平台的双馈风力发电系统仿真模型,对机组在亚同步和超同步转速间动态往返变化的变流器电-热性能及其在同步转速附近区域的稳态结温进行仿真,并开展变流器结温抑制效果验证的等效实验。仿真和实验结果验证了所提改进控制策略对抑制机组同步转速点附近变流器IGBT结温波动的有效性。     

基于 SPWM 的直驱风电变流器功率模块分析

基于新疆地区特殊的地理环境造成的风电变流器IGBT功率模块由于承受剧烈的交变热应力而失效的情况,以某1.5 MW直驱风电变流器为研究对象,建立了其仿真模型,并推导了网侧以及机侧变流器功率模块的损耗和结温表达式。结合风电场实测风速,研究了变流器功率器件的损耗变化规律,分析了变流器各部件所受热应力冲击情况。研究结果表明网侧变流器的IGBT模块损耗最高,最易损坏。     

非平稳工况下风电变流器的热载荷分析

以双馈风力发电中的转子侧功率变流器(RSC)为例,通过发电系统的功率关系和发电机稳态等效电路,推导出RSC基波频率的表达式,然后根据变流器中功率元件IGBT模块的损耗和热模型,分析了风速波动,电网低电压穿越(LVRT)等各种非平稳工况对IGBT功率模块热载荷特性的影响。结果表明:风速固有的快速变化和难以预测特性导致转子侧功率变流器长时间处于非平稳工况。IGBT模块处理的功率波动剧烈从而引起结温也随之发生剧烈波动,电网暂态故障后的LVRT使得变流器瞬时工况更加复杂。长时间非平稳工况下的热冲击导致IGBT模块的可靠性下降。该研究方法和研究结论为风电功率变流器的容量评估及可靠性分析提供了依据。此外研究还表明,风机系统的大惯性特性减少了发电机输出功率的高频波动。     

考虑多热源耦合的风电变流器IGBT模块结温评估模型

为了更准确地描述大功率风电机组变流器IGBT模块内并联芯片的结温,提出一种考虑多热源耦合影响的变流器功率模块结温评估改进模型。从实际2 MW双馈风电机组变流器IGBT模块内部结构和材料参数出发,利用有限元方法分析IGBT模块内多芯片的结温分布和稳态热耦合影响。引入等效耦合热阻抗概念,推导功率模块芯片间热阻抗关系矩阵,并建立考虑多芯片热源影响的IGBT模块改进热网络模型。以某H93-2MW双馈风电机组为例,对比分析了不同功率损耗下改进模型的芯片结温计算结果与有限元和常规热网络模型结果。结果表明了考虑多热源耦合影响的风电变流器功率模块内部芯片结温计算的必要性和有效性,且热耦合影响程度与不同的芯片间距密切相关,需重点关注非边缘位置芯片的热分布。     

考虑基频结温波动的风电变流器可靠性评估

目前风电变流器可靠性评估,无法在考虑实际风速、气温等外部环境长期随机变化的情况下考虑基频结温波动对变流器可靠性的影响。文中提出一种结温迭代算法,可以快速数值计算出功率模块结温。该方法与结温电热仿真方法相比,在保证计算精度的同时能大大缩短计算时间。文中以1.2MW直驱风力发电系统为例,利用提出的结温数值计算方法并结合实际风速和气温数据快速计算整年器件结温,采用Bayerer寿命模型和线性累计损伤理论实现了计入基频结温波动的风电变流器可靠性评估。最后还对可靠性计算结果进行了验证,对比分析了机侧和网侧变流器的可靠性差异、低频和基频结温波动对变流器可靠性的影响。结果表明,大功率直驱风力发电系统,机侧变流器可靠性问题更为严重,且基频结温波动对变流器可靠性的影响不容忽视。     

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。     

浅议蓄电池选购、验收、使用和维护

本文从蓄电池的选购、验收、使用和维护的角度对提高蓄电池系统安全进行探讨。     

具有智能化特征的安全稳定分析与控制决策技术

安全稳定预警与控制辅助决策是智能电网调度技术支持系统不可缺少的应用类功能。在分析安全稳定分析与控制决策计算工作特点的基础上,提出安全稳定分析与控制决策支持智能化的主要特征：自动化和自适应性。介绍了自动化的安全稳定分析计算技术,包括输入数据准备、任务执行和输出结果的自动化处理;阐述了自适应电网运行工况、外部环境和硬件运行状态的安全稳定分析技术,包括调整应用功能的输入数据和妥善处理安全稳定性交互影响,以及根据分析计算任务要求动态优化调度计算资源。这些技术已用于安全稳定综合防御系统,提高了分析结果的适应性和分析计算的效率,在电网运行规划、计划安全校核、超短期安全态势预测、调度操作安全校核和在线分析与控制等电网调度运行管理中发挥作用。     

温湿度远程测控系统设计与实现

针对阵地温湿度检测实际情况,设计了这套阵地温湿度远程测控智能系统,详细介绍了系统硬件和软件的设计方法。该系统能自动监视阵地温湿度变化,实时与预先设定的温湿度参数值进行比较,并驱动相关驱动设备,使阵地温湿度保持在一定的范围之内。远程测控系统使用了CAN总线技术,增强了系统的可靠性。该系统已成功应用于阵地温湿度监控,从实际应用情况来看,系统不仅在信息传输的安全性、准确性和实时性方面均能满足控制的要求,而且具有很高的可靠性。     

SXG微机消弧消谐选线及过电压保护装置

针对目前电网中性点装设消弧线圈存在的不足,四川电器有限责任公司开发出了SXG微机消弧消谐选线及过电压保护装置.……     

中国与巴西输电塔及基础设计比较与分析

介绍巴西输电塔及基础的设计特点,并从设计条件、铁塔外形、设计规范、基础型式等方面梳理分析巴西与中国杆塔及基础设计的差异及其原因,可为涉外输电工程的设计提供参考。     

自主可控特高压直流控制保护系统设计与研发

针对特高压直流输电工程,本文设计并开发基于自主可控平台的特高压直流控制保护系统.首先,分别设计自主可控控制保护系统的软、硬件平台,并将平台自身特点与特高压直流输电系统要求相结合,设计可靠的冗余通信方式和完备的主机状态监视功能.然后,在自主可控平台上设计特高压直流控制保护系统,并开发功能样机.最后,在基于实际工程参数的实...     

失步、振荡对运行发电机及系统的影响及防御措施

一台并在无穷大容量电网的同步发电机受突然短路骚扰而造成失步。假定发变组外部某点处发生突然短路。短路前发电机工作点,过渡到短路时的特性曲线点上,由于发电机输出功率减少,阻力矩减少,转子开始加速,功角开始增大。当短路切除后,可是此时发电机输出功率输入功率,则转子开始减速。由于转子储藏了动能,转差率较大,故功角继续增大,功角δ随着时间不断增大,最后造成发电机失步,失步可导致系统产生振荡。     

灰渣综合治理及利用的途径和对策

燃煤电厂每年排出的大量粉煤灰，如不及时进行治理，使之成为废物造成污染，不仅影响安全发供是，还给城市环境和人民生活带来危害，同时也造成对资源的极大浪费。作为成都热电厂技改项目的嘉陵成都电厂至2000年6月投产发电后，在该厂原老厂及华能机组所排粉煤灰的基础上又随之增加约50万t位的灰渣排放量。由于地处中心城市，附近又不能同其它火电厂一样，找到合适的储灰场，每天排出的灰渣必须就地消化。因此，寻求搞好灰渣治理和综合利用可持续发展的途径和对策，是保证机组安全运行和保护环境的一件必不可少的重要课题。     

Conventional and recommended arc power and energy calculations and arc damage assessment

The costs associated with fires initiated by arcing faults depend on the extent of the damage. In some cases, costs have exceeded $100 000 000. The personal losses associated with a serious injury or fatality are incalculable. When an arcing fault occurs, qualified in-house personnel and/or professional consultants try to determine the factors involved in the fault's initiation. Investigators also serve as expert witnesses in any pending lawsuits related to the accident. In fact, the growing interest in accident investigation has led to the establishment of an IEEE workgroup in forensics. Even with sophisticated techniques like scanning electron microscopes used to provide magnified photographs of arc damage, only a limited amount of applicable technical information on arcing faults exists for reference. Much of the engineering reference information on calculating arc currents and assessing arc damage is 25-50 years old. Recent papers by the authors discussed calculating arc currents. This paper presents a method to determine the power released by a single-phase-to-ground arc and provides graphs for quick reference. Commonly used methods for calculating arc power and energy and quantifying damage are also discussed. The recommended and conventional methods are used to determine arc energy and to identify the damage threshold in a typical system and the results are compared.