[发明专利]一种直驱式永磁风力发电机组变流器开路故障诊断方法

说明书

本发明公开了一种直驱式永磁风力发电系统变流器的开路故障诊断方法，首先采集A、B、C三相电流，分别进行Park变换，得到三相电流的电气角度；然后采集初始时刻电机所处转子角度，计算初始相位差；接着采集当前时刻的电机所处转子角度，计算A、B、C三相电机相对机械角度，与三相电流电气角度作差得到诊断变量；最后判定是否发生故障，定故障管位置。本发明能够快速、准确的检测到变流器开路故障的发生，迅速确定故障器件的位置，具有对风速快速变化的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及风力发电系统故障诊断技术，具体是涉及一种直驱式永磁风力发电系统变流器的开路故障诊断方法。

背景技术

变流器是直驱式永磁同步风力发电系统的核心部件和脆弱环节，变流器一旦发生开路故障，变流器自身几乎无法完成故障自检，如不及时处理，轻则导致电网电流波形畸变降低供电质量，重则将会影响整个风电机组的运行可靠性，引发更严重故障，甚至危及电网安全。风力发电机组的故障停机不仅维护费用高、维修时间长、而且降低整个风场的可利用小时数，而且增加了风电投资的回收时间。因此，并网的风力发电系统需要很高的的可靠性，而且风力发电机运行状况受风速变化的影响很严重，迫切需要解决在变风速条件下的风力发电系统故障的诊断和定位，提高风电机组的持续运行能力，使其能够在故障下不间断运行，并且维持与电网之间的正常能量传递。这就要求系统能够快速检测到故障的发生，并且能够准确判断故障元件的所在位置。

目前这一研究领域已经有了一些研究，目前提出的IGBT开路诊断方法中，多数都是采用电流Park矢量的变化作为判断标准，通过这些变化可以判断出故障的发生，确定故障的位置。为了实现实时诊断，该方法需要结合复杂的模式识别方法，不能集成在驱动控制器中。而且多数方法只是针对定风速或者相对稳定的运行状态，无法在变风速条件下进行故障的诊断和定位。机侧变流器的故障也可以通过电压进行诊断，在IGBT开路故障情况下，电压具有与电流相同的不规则形变化规律，通过电压的变化同样可以判断出故障的发生，确定故障器件的位置。但是，这种方法需要使用额外的电压传感器，增加了系统的成本，同时增加的传感器也会增加系统的故障率。因此，针对风机变流器的故障诊断，就需要开发新的故障诊断方法，适应风机变风速的运行环境，并且运用简单的方法来实现故障的实时诊断。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直驱式永磁风力发电系统变流器的开路故障诊断方法，可以方便、准确的检测故障器件的位置。

实现本发明目的的技术解决方案为：直驱式永磁风力发电系统变流器的开路故障诊断方法，包括如下步骤：

步骤1、采集A、B、C三相电流，分别进行Park变换，得到三相电流的电气角度

步骤2、采集初始时刻电机所处转子角度θ_r0，计算每相的电气角度与nθ_r0的初始相位差其中n是永磁电机的极对数；

步骤3、采集当前时刻的电机所处转子角度θ_r，计算A、B、C三相电机相对机械角度与三相电流电气角度作差得到诊断变量；

步骤4、判断三个诊断变量是否均超出设定阈值范围，若是，则判定发生故障，并转至步骤5进行故障定位，否则，判定未发生故障，并转至步骤1继续监测；

步骤5、记录诊断变量超出阈值时的正负情况和当诊断变量超出阈值对应时刻各相的电气角度查找非0矢量作用区间内故障定位对应表，若能确定故障管位置，则结束诊断，否则，记录对应时刻的机械角度查找0矢量作用区间内故障定位对应表，确定故障管位置。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明提出的故障诊断以及定位方法，能够快速、准确的检测到变流器开路故障的发生，并迅速确定故障器件的位置，同时具有对风速快速变化的鲁棒性；2)本发明的故障检测和故障定位互相影响小，提高了系统的安全性；3)本发明能够实现实时在线的变流器故障诊断和定位，只要检测部分检测到异常，系统就会产生故障警报。

附图说明