[发明专利]一种直驱永磁风电机组变流器多功率管开路故障诊断方法

说明书

本发明公开了一种直驱永磁风电机组变流器多功率管开路故障诊断方法，包括以下步骤：采集机侧变流器和网侧变流器的三相端电压和三相电流建立正常状态下的变频系统状态空间模型；根据变频系统状态空间模型设计龙伯格电流观测器，通过dq/abc的Park逆变换得到机侧变流器和网侧变流器在abc坐标下的实时估计电流；根据实时估计电流和系统实际输出电流，分别计算机侧变流器和网侧变流器每相电流的相对残差；对机侧变流器和网侧变流器每相电流的相对残差进行运算处理得到对应的故障检测变量；根据故障检测变量的最大值和中位数设计自适应阈值；将变流器各相的故障检测变量与其相应的自适应阈值进行比较，判定是否发生开路故障；若发生开路故障，进行故障定位。

【技术领域】

本发明涉及风电机组电力系统故障诊断技术领域，尤其涉及一种直驱永磁风电机组变流器多功率管开路故障诊断方法。

【背景技术】

随着大型风电机组规模的扩大，对风电机组可靠性、安全性要求日益提高。变流器连接发电机和电网，是直驱永磁风电机组的关键部件，其重要性不言而喻，直接影响整个风电机组和电网的安全。功率管开路故障是导致变流器故障的重要因素，故障发生初期不会造成严重损坏，但如果处理不及时会降低风电机组性能，影响电能质量，导致变流器、电机或负载的二次故障，进而影响整个风电机组的正常运行，甚至对电网安全构成极大威胁。因功率管开路故障导致的风电机组停机会给风电场运营商的生产和利润造成巨大损失。然而风电机组变流器的稳定运行会受到随机风速、电压跌落等工况的干扰；另外，电流传感器信号夹杂有噪声信号，增加了电流的总谐波畸变率，这些都给变流器功率管开路故障的诊断带来很大挑战。因此，实现一种诊断速度快、鲁棒性强的变流器功率管开路故障检测和定位方法可以确保风电机组高效安全运行，在故障情形下具有持续运行的能力，提高生产效率和经济效益。

根据算法选择的信号源，现有的功率管开路故障诊断技术主要分为基于电流的故障诊断技术和基于电压的故障诊断技术。利用电压信号可以实现快速故障检测，但这种方法需要额外安装电压传感器，增加了系统成本，因此在应用上有明显的局限性。基于电流Park矢量的技术普遍存在检测速度慢、鲁棒性差的缺点，而基于其他电流相关量进行故障诊断的技术存在可诊断故障类型单一、算法缺乏可移植性等缺点。因此，针对直驱永磁风电机组变流器多功率管的开路故障，迫切需要开发一种能够实时准确快速地诊断出故障功率管，并且实现成本低，可移植性强，通用于机侧变流器和网侧变流器的故障诊断方法。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种直驱永磁风电机组变流器多功率管开路故障诊断方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种直驱永磁风电机组变流器多功率管开路故障诊断方法，包括如下步骤：

S100、对风电机组主控系统中机侧变流器三相端电压u_sa,u_sb,u_sc、机侧变流器三相电流i_sa,i_sb,i_sc、网侧变流器三相端电压u_ga,u_gb,u_gc和网侧变流器三相电流i_ga,i_gb,i_gc分别进行abc/dq的Park变换，得到各变量在dq坐标系下的分量u_sd,u_sq,i_sd,i_sq,u_gd,u_gq,i_gd,i_gq，同时计算机侧变流器三相电流和网侧变流器三相电流在一个基波周期的移动时间窗内的平均值，并选取u_sd,u_sq,u_gd,u_gq为输入变量，i_sd,i_sq,i_gd,i_gq为状态变量，建立正常状态下的变频系统状态空间模型；