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。     

基于电流相角的三相整流器开路故障诊断方法

分析了三相桥式脉宽调制(PWM)整流器的开关管单管和多管开路故障现象,包括对应相电流部分变零和直流侧电压脉动,讨论了多管开路故障和系统参数对电流为零区域的影响。在此基础上提出一种基于网侧电流相角的开关管开路故障诊断方法,给出具体实现和参数选取方法。该方法对单管和多管同时开路故障均能实现有效检测和定位,算法简单,无需增加硬件电路,对瞬变状态鲁棒性高。最后通过实验验证了其有效性。     

基于幅值恢复法的电机电流测试系统设计

提出了一种信号处理方法—幅值恢复算法作为对定子电流信号进行快速傅里叶变换前的预处理,目的是为了分析除基波以外的谐波从而诊断电机的轻微故障.作为过滤器功能的幅值恢复算法能够把定子电流信号中各次谐波同基波分离开来,过滤结果用于快速傅里叶变换做进一步的频谱分析.幅值恢复算法有其自身优势,包括阻频带足够窄而且仅阻止基频、不使用积分只用简单的代数和三角运算、易从公式直接推导得来,可单独对运行中的电机作初步故障诊断,实验结果验证了系统设计和方法的有效性.     

基于零序电流幅值分布相似性的小电流接地故障定位方法

小电流接地系统发生单相接地故障后,故障点前后的暂态零序电流波形存在明显差异,一段时间内幅值分布差别大;而故障点上、下游同侧的暂态零序电流波形相似度高,幅值分布差别小。根据各检测点暂态零序电流在故障发生后一段时间内幅值分布的相似性关系确定故障区段,定义幅值分布差异系数,以表征不同检测点之间暂态零序电流幅值分布的相似性。分别计算各区段两侧检测点的幅值分布差异系数,选择幅值分布差异系数最大值对应的区段为故障区段。该方法只用到线路上暂态零序电流信号,故障信号获取方便;只需上传检测点幅值分布序列,数据传输量小。     

三相电压型整流器相位幅值控制方法

提出了一种新型的三相电压型整流器相位幅值控制方法。该方法以调制比M作为控制变量,具有控制算法简单,易于实现等特点。仿真结果表明,系统可以按照给定调节输出直流电压并且能够实现单位功率因数。     

基于综合电流幅值比的永磁直驱风力发电机送出线路纵联保护

随着能源转型不断深入,配电网结构向电力电子化的多端网络转变。受逆变器型电源控制策略的影响,接入高比例逆变器型电源的送出线路电流保护方法容易失效。依据永磁直驱风力发电机接入配电网的故障限流特性,研究了一种基于综合电流幅值比的风机送出线路纵联保护方法。根据被保护线路两侧电流故障前后的比值差异,提出了全电流幅值比判据;同时,为提高保护的耐过渡电阻能力,构建了负序电流幅值比判据。在不同故障场景下,通过PSCAD仿真,验证了所提方法的可行性。     

基于电流畸变特性的整流器开路故障诊断系统设计与实现

半导体开关是影响电压源整流器VSR（voltage source rectifier）系统整体故障率的重要因素。为此,提出一种基于电流畸变特性的三相开路故障诊断系统,该系统由诊断模块、寄存器模块和决策模块组成。诊断模块使用滞环比较器来判断电流的变化趋势,从而诊断开路OC（open-circuit）故障;寄存器模块用于实现多开关OC故障诊断;决策模块用于输出最终结果。实验结果表明,该方法能够正确实现包括6种单开关故障和15种不同的双开关故障在内的故障诊断,故障诊断准确性好。此外,所提方法在负载突变、不同功率因数、电网电压不平衡和畸变以及不同的交流滤波器结构条件下均具有良好的抗干扰性能和较强的鲁棒性,平均诊断时间仅为3.68 ms。     

基于故障电流幅值与相位差的电流差动保护判据

提出了一种基于故障分量电流幅值与相位差的电流差动保护判据,其中差动电流为本侧电流故障分量幅值加上对侧电流故障分量幅值与二者相位差余弦值之积,制动电流为本侧电流故障分量幅值减去对侧电流故障分量幅值与二者相位差余弦值之积.分析了不同系统阻抗、过渡电阻、分布电容对该差动保护判据性能的影响,并与目前广泛应用的故障分量电流相量差动保护判据和标积制动原理的差动保护判据进行了性能上的对比分析,同时采用EMTDC软件进行了算例仿真.分析计算结果表明,所提的差动保护判据在区内故障时的灵敏度更高,区外故障时的安全性更好,在不同系统阻抗、过渡电阻、分布电容条件下均具有良好的性能.     

基于暂稳态电流幅值比较的谐振接地系统故障选线方法

针对传统单相接地故障选线方法因互感器极性反接而误动或拒动的问题,提出一种基于零序电流幅值比较的选线方法。根据谐振接地系统单相接地故障等值电路,计算各线路出口处零序电流工频分量与暂态分量的幅值之比,分析各线路出口处零序电流的幅值特征,得出所有健全线路零序电流暂态分量与稳态分量的幅值之比相等,且明显小于故障线路零序电流暂态分量与稳态分量的幅值之比。该方法仅利用了零序电流幅值信息,实现简单,不受零序互感器极性的影响。通过MATLAB仿真和现场数据验证了方法的正确性。     

基于并网电流幅值扰动的孤岛检测方法

孤岛检测是小型风光并网发电系统的关键问题之一。针对在小型风光并网发电系统中应用主动检测法存在谐波污染或功率损失的问题,提出了一种并网电流幅值扰动的孤岛检测算法。在最大功率点跟踪(MPPT)过程中,采用MPPT进行并网电流幅值设定值的扰动;在最大功率点(MPP)附近时,采用周期交替并网电流幅值设定值扰动,检测到可能出现孤岛时,将并网电流幅值设定值减半来确认是否出现了孤岛。仿真结果验证了该方法的有效性。     

离网型永磁风力发电机级联整流装置研究

随着社会的发展,用电设备不断增加,在一些偏远地区,原有的离网型风力发电系统亟需扩容.提出了一种新型的离网型永磁风力发电机级联整流装置,该装置采用共直流母线技术,可实现2台发电机同时并网运行,增加了系统容量.此外,该装置还可实现多机运行下的最大风能捕获,同时可使功率开关器件占空比运行于合理范围内,改善系统性能.仿真结果证明了该装置及控制策略的正确性和有效性.     

TSMC直驱风力发电系统MPPT优化控制

以基于双级矩阵变换器(TSMC)的永磁同步风力发电系统为研究对象,阐述了最大风能追踪的原理,分析了TSMC直驱式风力发电系统的功率集成控制,提出了一种利用转子转动惯量功率实现最大风能追踪的控制算法。在传统功率控制算法中加入一个比例控制器,加快了系统捕获风能的速度。在Matlab中搭建了TSMC风力发电系统的仿真模型,仿真结果表明:新MPPT算法在风速突变时,加快了系统的动态响应;在风速不变时,保持系统的稳定运行,使系统能快速且准确地捕获风能。     

直驱式风电场对电力系统的暂态稳定性影响分析

为研究大容量直驱式风电场并入对电力系统暂态稳定性的影响,建立了风速、风力机、轴系、直驱永磁同步发电机、全功率变流器的数学模型;研究了变流器控制策略和桨距角控制策略;并搭建直驱式风电场并网的仿真模型.以风电场并网点电压为研究对象,用电压跌落深度、电压冲击幅值、暂态电压恢复时间三个指标,对风电场出口故障、风电场突然切出、在同一点发生三相短路故障时不同风电场容量及三相短路故障发生在线路不同位置时对系统暂态稳定性的影响进行了分析.仿真结果表明直驱式风电场具有一定的低电压穿越能力;风电场突然切出时,并网点电压有小额增幅;风电场接入会改善系统的暂态电压稳定性,但当容量增大到一定程度时系统稳定性下降;随着故障点与风电场电气距离的增大,系统的暂态电压稳定性逐渐改善.     

基于转矩观测器的垂直轴风力发电最大功率跟踪反演控制

为了提高垂直轴永磁直驱风力发电系统控制的鲁棒性和自适应性,针对大范围风速扰动和系统参数不确定的特点,应用非线性干扰观测器(NDO)实现垂直轴风力机气动转矩的估计,再结合反演(Back-stepping)控制方法设计发电最大功率跟踪(MPPT)控制器。控制器采用基于最佳转速跟踪的MPPT策略,通过逐步选择虚拟控制量和构造李雅普诺夫函数,使每个被控子系统具有良好的渐近特性,进而得到整个系统在大扰动下的全局渐近控制律。利用Matlab/Simulink建立系统的仿真模型,通过与PID控制器的对比实验,验证了反演控制器设计的正确有效性。     

湖南省1号风电场穿透功率极限研究

随着风能大范围的推广应用,湖南省规划建设1号风电场。通过分析计算1号风电场的穿透功率极限及其影响因素,为规划设计1号风电场提供参考。     

风力发电对双电源快速切换的影响

风力发电的大量接入使配电网成为有源网络,影响了快速切换装置的正确动作。以含有风力发电(永磁同步发电机组和双馈异步发电机组)的某石化厂6 kV终端变电站为例,利用电力系统分析软件包EDSA建立仿真模型,分析风力发电对快速切换装置的影响。仿真结果表明:含有永磁同步发电机组的变电站在发出的无功功率小于负载所需的无功功率时,有利于进行快速切换,而在发出的无功功率大于负荷所需的无功功率时,会出现电压升高的情况,很有可能超过设备的保护定值,需要修改现有的切换判据;含有双馈异步发电机组的变电站无论发电机组发出的有功功率大于或小于负荷所需的有功功率,均不利于进行快速切换。针对含有风力发电的变电站提出了改进的快速切换判据:对于含有永磁同步发电机组的变电站增加了现有判据中对母线电压上限的约束,对于含有双馈异步风力发电机组的变电站扩大了现有判据中对母线电压下限的约束。     

基于上下续电流的功率变换器故障诊断方法

开关磁阻起动/发电系统中功率变化器是核心部件,其故障将会给系统带来不可估量的影响。针对功率变换器的典型电气故障(上下管的开、短路故障)进行了分析,研究了上下续电流的变化,结合电动状态和发电状态的共同点和不同点,基于上下续电流分别提出了一种在线故障诊断方案,利用上下续电流在一个周期内积分值的变化,来进行判断故障类型和故障位置;同时利用数字化的思想,提取了故障特征系数F'_(AB1)、F'_(AB2)和F'_(A12),利用判断特征系数来进行在线的故障诊断;最后搭建了开关磁阻起动/发电系统的故障诊断模型并分别进行了仿真验证。结果表明:该方案在电动和发电状态都能够实现在线的故障诊断,并且实现了故障验证;与相电流故障诊断相比,大大降低了虚警率。     

基于二进制莱维风驱动算法的船舶岸电系统并网故障诊断方法研究

针对船舶岸电无缝并网过程中出现的过流和继电保护误动作等问题,提出了一种基于改进二进制风驱动算法的船舶岸电并网故障诊断方法。分析船舶岸电系统的继电保护方案,在继电器、断路器拒动/误动条件下研究多种继电保护之间的状态关系及其对岸船电力系统的综合影响。选取适合船舶岸电电力系统故障诊断的数学模型,并利用改进的二进制风驱动算法对模型进行求解。最终,通过故障算例验证了该模型的合理性和改进算法的可靠性。     

直驱永磁风力发电系统仿真与优化控制

分析了直驱永磁风力发电系统的基本原理及各模块的控制策略,在Matlab/Simulink中搭建风电系统及其控制器的仿真模型,仿真验证了模型的正确性。在发电机精确模型的基础上,忽略发电机定子暂态得到实用模型,并对两种模型的适用性进行讨论。仿真分析表明:当分析发电机本身的动态问题时,可采用精确模型;当进行并网计算时,实用模型和精确模型均可以准确描述。最后利用粒子群算法对直驱永磁风力发电系统中的控制器参数进行优化,提高了系统的动态特性,实验结果验证了该直驱永磁风力发电系统控制器参数优化方法的有效性和可行性。