[论文] 风电变流器的开路故障诊断研究

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1、第25卷增刊电网技术3风电变流器的开路故障诊断研究荣先亮1，姚鹏1，段其昌2（1.上海电器科学研究所（集团）有限公司，上海，200063；2.重庆大学自动化学院,重庆400044)摘要：首先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，这种方法适用于双馈风力发电系统双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

2、的误报，仿真结果表明，该方法不仅能完全消除误报，而且能快速准确诊断出开路故障的位置和类型。关键词：风能；双馈风力发电机；双PWM变流器；开路故障诊断中图分类号：TM315文献标志码：AOpenCircuitFaultDiagnosisoftheConverterforWindPowerGenerationSystemDUANQi-chang1,RONGXian-liang1,ZhangLi2,DuanPan3(1.TheSchoolofAutomation，ChongqingUniversity,Chongqing400044,China;2.TheSchool

3、ofElectricalEngineering,ChongqingUniversity,Chongqing400044,China)ABSTRACT:Opencircuitfaultofpowerswitchesanditseffectoncurrentandothervariablesofdoubly-fedinductiongenerator(DFIG)areanalyzedinthebeginning.Anopenfaultdiagnosismethod，whichiscapableofdetectingoneortwoopencircuitfaultof

4、powerswitchesintheback-to-backconverterofaDFIGwindpowergenerationsystem，isproposedthroughinvestigatingthemeanvalueofcurrentsignals.Anewfalsealarmsuppressingstrategyisintroducedaimingatthefalsealarmshappenedaroundsynchronousspeed.Thefalsealarmsduetotheapproximatelysymmetricalcurrentwa

5、veformscanbeeliminatedthoughchangingthestoragedirectionsofsamplingvalueatsub-synchronousandsuper-synchronousspeedrespectively.Simulationresultsshowthatthismethodcannotonlysuppressfalsealarmsbutalsodetectthelocationsandstylesofopen-circuitfaultsprecisely.KEYWORDS：windenergy;doubly-fed

6、inductiongenerator;double-PWMconverter;opencircuitfaultdiagnosis1引言风力发电系统的可靠性研究是当前风力发电领域的热门课题，在双馈风力发电系统中，双PWM变流器是最容易发生故障的环节之一[1]，功率开关的短路故障和开路故障是其中比较典型的两种，针对短路故障诊断的研究，目前已非常深入，并且已经有一些标准的保护功能，对于开路故障诊断的研究，目前也取得了一些基础性成果[2-7]，其中，文献[2]利用电机电流PARK向量的平均值来诊断开路故障，在文献[3]中控制偏差法被用于诊断系统的开路故障，文献[4]提出

7、利用线电流的直流分量来分析开路故障，此外，文章[4]还通过DFT计算出线电流的一阶谐波系数，以获得不依赖实际负载的诊断变量，文献[5][6]对上述方法进行了分析和对比，产生误报是这些方法的共同缺点，文献[7]根据上述方法，提出了针对风电系统的两种开路故障诊断方法。这两种方法的开路故障诊断速度较快，但是也同样存在在外部影响或转子电流频率为零附近时发生误报，并且转子在同步速时运行的时间越长，误报的时间就越长，针对这种问题，上述诊断方法一般通过加入死区时间或采用相应的故障抑制算法来抑制掉一些误报时间比较短的误报[7]，但是都没有从根本上解决由诊断算法引起的误报现象。针

8、对上述问题，本文首先讨论