[发明专利]基于电流幅值的风电变流器开路故障检测方法

说明书

本发明公开了一种基于电流幅值的风电变流器开路故障检测方法，包括如下步骤：对电机的三相电流进行PARK变换，得到三相电流的电气角度；根据三相电流的电气角度结合初始时刻电机所处的转子角度，确定初始相位差；根据初始相位差结合当前时刻电机所处的转子角度，确定三相电流的辅助机械角度；根据三相电流的辅助机械角度确定三相电机电流幅值；根据三相电机电流幅值和电机转速，判断变流器是否发生故障，若发生故障，则根据三相电流的辅助机械角度确定故障的位置，否则继续下一时刻的监控。本发明能够快速、准确检测变流器开路故障，确定故障器件的位置，并且对风速变化的鲁棒性强。

技术领域

本发明涉及风力发电系统故障诊断技术，具体是涉及一种基于电流幅值的风电变流器开路故障检测方法。

背景技术

背靠背式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IGBT一旦发生开路故障，如不及时处理，会导致电网电流波形畸变，降低供电质量，若长时间在故障状态下运行，将会引发更严重故障，危及整个电网安全。因此，在风力发电系统中快速检测风电变流器开路故障的发生，准确判断故障元件所在的位置至关重要。

现有的风电变流器开路故障检测方法主要分为两种类型，一种是通过电流变化进行故障诊断和定位，另一种是通过电压变化进行故障诊断和定位。中国专利CN103344866A(黄科元,刘静佳,黄守道,等.一种永磁直驱式风力发电系统变流器的开路故障诊断方法)通过通过电流park变换矢量相位的变化进行变流器IGBT开路的诊断和定位。但是该方法不能实现实时诊断，并且只适用于风速恒定的情况，在变风速条件下不能进行故障的诊断和定位。论文《基于线电压误差的永磁直驱风电系统变流器开路故障诊断》(杭俊,张建忠,程明,等.基于线电压误差的永磁直驱风电系统变流器开路故障诊断[J].中国电机工程学报,2017,37(10):2933-2943.)通过电压变化进行变流器IGBT开路的诊断和定位。但是该方法需要使用额外的电压传感器，增加了系统的成本，同时也增加了系统的故障机率。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，能够实现变/定风速情况下变流器开路故障的快速诊断和定位。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于电流幅值的风电变流器开路故障检测方法，包括如下步骤：

步骤1、对电机的三相电流进行PARK变换，得到三相电流的电气角度；

步骤2、根据三相电流的电气角度结合初始时刻电机所处的转子角度，确定初始相位差；

步骤3、根据初始相位差结合当前时刻电机所处的转子角度，确定三相电流的辅助机械角度；

步骤4、根据三相电流的辅助机械角度确定三相电机电流幅值；

步骤5、根据三相电机电流幅值和电机转速，判断变流器是否发生故障，若发生故障，则根据三相电流的辅助机械角度确定故障的位置，否则继续下一时刻的监控。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：本发明能够快速、准确检测变流器开路故障，确定故障器件的位置，并且对风速变化的鲁棒性强。

附图说明

图1是本发明风电变流器开路故障检测方法的流程图。

图2是本发明背靠背结构的PMSG风电系统的结构图。

图3是本发明变流器IGBT开路故障时的系统结构图。

图4是风速变化时正常运行工况及故障工况下的电机运行参数图。

图5是风速变化时单管故障下B、C相电流幅值绝对值的变化图。