双馈风力发电系统双PWM变流器的开路故障诊断段其昌1，荣先亮1，张莉2，段盼3（1.重庆大学自动化学院,重庆400044；2.利兹大学电子电力工程学院，利兹LS29JT；3.重庆大学电气工程学院，重庆400044)摘要：首先分析了开路故障对双馈感应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的诊断方法，并通过非均匀采样方式采样电流信号，这种方法可用于诊断单个功率开关开路和两个功率开关同时开路的情况，针对诊断系统容易在同步速时发生误报的情况，可以通过在同步速时禁止诊断系统得到解决，并且这种方法不会引起漏报，仿真结果表明，该方法不仅能有效防止误报，还可准确地诊断出开路故障的位置和类型。关键字：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文献标识码：AOpencircuitFaultsDiagnosisofDouble-PWMConverterforDoubly-fedWindPowerGenerationSystemDUANQi-chang1，RONGXian-liang1,ZhangLi2,DuanPan3(1.TheSchoolofAutomation，ChongqingUniversity,Chongqing400044,China;2.TheSchoolofElectronicandElectricalEngineering,LeedsUniversity,LeedsLS29JT,UK;3.TheSchoolofElectricalEngineering,ChongqingUniversity,Chongqing400044,China)Abstract:Open-curcuitfaultsofinsulated-gatebipolartransistor(IGBT)anditseffectoncurrentandothervariablesofdoubly-fedinductiongenerator(DFIG)areanalyzedatfirst.Anopenfaultdiagnosismethodisintroducedthroughinvestigatingthefeaturesofcurrentsignals.Thecurrentsignalsissampledbynon-uniformsampling.Themethodcanbeappliedtotheopencircuitfaultdiagnosisofoneortwopowerswitches.Inordertoavoidfalsealarmatsychronousspeed,thedianosissystemwillbedisabled,andthismethodwillnotresultinleavingrealopencircuitfaultsout.Thesimulationresultsshowthatthismethodcannotonlysuppressfalsealarmsbutalsodetectthelocationsandstylesofopen-curcuitfaultsprecisely.Keywords:windenergy;doubly-fedinductiongenerator;double-PWMconverter;open-curcuitfaultdiagnosis1引言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，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]提出利用线电流的直流分量来分析开路故障，此外，文章还通过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，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。然而，由于双馈发电机转子电流的频率通常在同步频率的0%~33%左右，上述诊断方法经常会在转子电流频率为零附近时发生误报，并且都是采用增加延时的方法防止误报，但是这种方法并不能在所有的情况下都有效。针对上述问题，本文首先讨论了开路故障对系统其他状态变量的影响，在总结已有方法基础上，提出一种适用于双馈风力发电系统的开路故障诊断方法，这种方法可以完全避免由于系统外部环境影响而发生地误报现象，并通过仿真得到了验证。通讯作者：段其昌（1953—），男，博士，教授，从事风力发电技术与智能系统的研究，qc_d@sina.com图1双PWM变流器结构示意图Fig.1Schematicdiagramofdouble-PWMconverter2开路故障对双馈风电系统的影响双PWM变流器是由两个电压源逆变器背靠背连接在一起的，也叫背靠背变流器，在双馈风电系统中，功率可在双PWM变流器中双向流动。亚同步速下，来自电网的功率经变流器流向DFIG的转子，超同步速下，来自风力机的转差功率经变流器流向电网，在变流器传输功率较低时，变流器功率开关的开路故障是一种短时间内不会导致系统崩溃的故障，但是如果长时间带这种故障运行，将会造成系统部件产生不可逆的损坏，图2显示了功率开关T1发生开路故障时一些系统变量的变化...
