用于控制风力转换器的系统和方法技术方案

提供一种操作风力转换器的方法。该方法包括接收多个预报数据集。预报数据集包括快速瞬变操作条件(OC)期间的风力转换器的事件信号以及具有低取样率的风力转换器的操作数据。该方法进一步包括估计正常OC期间的转换器寿命消耗以及快速瞬变OC期间的转换器寿命消耗。此外，该方法包括计算风力转换器的总转换器寿命消耗。此外，该方法包括使用剩余有用寿命(RUL)预测模块基于总转换器寿命消耗来预测风力转换器的RUL。该方法进一步包括通过调整风力转换器的操作变量来调整风力转换器的操作。

【技术实现步骤摘要】
用于控制风力转换器的系统和方法
本公开的领域一般涉及操作风力转换器的系统和方法，以及更特别涉及操作风力转换器以便在改进性能的同时满足目标使用寿命(lifetime)的系统和方法。
技术介绍
在功率电子器件系统中，半导体和电容器在系统的使用寿命内易遭受故障。对于离岸转换器，半导体故障可比电容器故障更加普遍。例如，风力转换器相模块可能相对易遭受故障，并且可能更换费用高。风力转换器疲劳相关故障对于近期调试风力转换器组比较少见。由于恶劣风力条件、频繁转换器跳闸事件和离岸风力田的其他异常，风力转换器的寿命疲劳问题在将来可能变得显著。相应地，风力转换器的准确在线使用寿命监测是合乎需要的，但是使用至少一些已知系统是不可用或者是费用较高的。
技术实现思路
在一个方面中，提供一种操作风力转换器的方法。该方法包括接收多个预报（forecasted）数据集，其中多个预报数据集包括快速瞬变操作条件(OC)期间的风力转换器的事件信号以及具有较低取样率的风力转换器的操作数据。该方法进一步包括使用正常OC寿命估计模块基于操作数据来估计正常OC期间的转换器寿命消耗。该方法还包括使用快速瞬变OC寿命估计模块基于多个预报数据集来估计快速瞬变OC期间的转换器寿命消耗。此外，该方法包括使用混合寿命估计模块通过组合正常OC期间的所估计的转换器寿命消耗和快速瞬变OC期间的所估计的转换器寿命消耗来计算风力转换器的总转换器寿命消耗。此外，该方法包括使用剩余有用寿命(RUL)预测模块基于总转换器寿命消耗来预测风力转换器的RUL。该方法还包括将所预测的RUL与风力转换器的目标RUL进行比较。该方法进一步包括使用有效（active）寿命性能控制模块通过调整风力转换器的操作变量基于该比较而调整风力转换器的操作。在另一方面中，提供一种操作风力转换器的方法。该方法包括接收多个数据集，其中多个数据集包括快速瞬变OC期间的风力转换器的事件信号以及具有较低取样率的风力转换器的操作数据。该方法进一步包括使用正常OC寿命估计模块基于操作数据来估计正常OC期间的风力转换器的转换器寿命消耗。该方法还包括使用快速瞬变OC寿命估计模块基于多个数据集来估计快速瞬变OC期间的风力转换器的转换器寿命消耗。此外，该方法包括使用混合寿命估计模块通过组合正常OC期间的所估计的转换器寿命消耗和快速瞬变OC期间的所估计的转换器寿命消耗来计算风力转换器的总转换器寿命消耗。此外，该方法包括基于所计算的总转换器寿命消耗远程和实时地监测风力转换器的操作。在又一方面中，提供风力转换器的实时远程操作监测和控制系统。风力转换器的实时远程操作监测和控制系统包括风力转换器、剩余有用寿命(RUL)预测模块和有效寿命性能控制模块。RUL预测模块包括混合寿命估计模块。混合寿命估计模块配置成接收多个数据集，其中多个数据集包括快速瞬变OC期间的风力转换器的事件信号以及具有较低取样率的风力转换器的操作数据。混合寿命估计模块包括正常OC寿命估计模块和快速瞬变OC寿命估计模块。正常OC寿命估计模块配置成基于操作数据来估计正常OC期间的转换器寿命消耗。快速瞬变OC寿命估计模块配置成基于多个数据集来估计快速瞬变OC期间的转换器寿命消耗。混合寿命估计模块进一步配置成通过组合正常OC期间的所估计的转换器寿命消耗和快速瞬变OC期间的所估计的转换器寿命消耗来计算风力转换器的总转换器寿命消耗。RUL预测模块配置成基于使用混合寿命估计模块所计算的总转换器寿命消耗来预测风力转换器的RUL。有效寿命性能控制模块配置成通过调整风力转换器的操作变量基于所预测的RUL与风力转换器的目标RUL的比较来调整风力转换器的操作。本申请提供一组技术方案如下。技术方案1：一种操作风力转换器的方法，所述方法包括：接收多个预报数据集，其中所述多个预报数据集包括快速瞬变操作条件(OC)期间的所述风力转换器的事件信号以及具有较低取样率的所述风力转换器的操作数据；使用正常OC寿命估计模块基于所述操作数据来估计正常OC期间的转换器寿命消耗；使用快速瞬变OC寿命估计模块基于所述多个预报数据集来估计所述快速瞬变OC期间的转换器寿命消耗；使用混合寿命估计模块通过组合所述正常OC期间的所估计的转换器寿命消耗和所述快速瞬变OC期间的所估计的转换器寿命消耗来计算所述风力转换器的总转换器寿命消耗；使用剩余有用寿命(RUL)预测模块基于所述总转换器寿命消耗来预测所述风力转换器的RUL；将所预测的RUL与所述风力转换器的目标RUL进行比较；以及使用有效寿命性能控制模块通过调整所述风力转换器的操作变量、基于所述比较来调整所述风力转换器的操作。技术方案2：如技术方案1所述的方法，进一步包括使用所述正常OC寿命估计模块来估计所述正常OC期间的所述风力转换器的最大结温，其中：估计快速瞬变OC期间的转换器寿命消耗进一步包括使用快速瞬变OC寿命估计模块基于所述正常OC期间的所述风力转换器的所述事件信号、所述操作数据和所估计的最大结温来估计所述快速瞬变OC期间的所述转换器寿命消耗。技术方案3：如技术方案1所述的方法，其中，调整所述风力转换器的操作进一步包括：当所预测的RUL小于所述目标RUL时，使用有效寿命延长控制模块来调整所述风力转换器的操作变量，以减少将来寿命消耗，使得所述风力转换器满足目标转换器寿命；以及当所预测的RUL大于所述目标RUL时，使用有效性能提升控制模块来调整所述操作变量，以提升性能并且增加所述将来寿命消耗，同时仍然满足所述目标转换器寿命。技术方案4：如技术方案3所述的方法，其中，调整所述风力转换器的操作进一步包括在所述有效寿命延长控制模块与所述有效性能提升控制模块之间进行切换。技术方案5：如技术方案1所述的方法，其中，所述目标RUL基于包括所述风力转换器的风力转换器组的目标转换器寿命。技术方案6：如技术方案1所述的方法，其中，所述操作数据包括与所述风力转换器的操作参数关联的统计。技术方案7：如技术方案6所述的方法，其中，所述统计包括所述操作参数的每个的均值、标准偏差、峰度、偏斜度、模式、中值、四分位数、最小数、最大数、范围和四分位数间距中的至少一个。技术方案8：如技术方案1所述的方法，其中，所述正常OC寿命估计模块包括替代模型，使用多个训练数据集来训练所述替代模型，其具有作为输入的具有较低取样率的第一操作数据以及作为输出的使用正常OC基于物理的寿命估计模型所估计的寿命消耗。技术方案9：如技术方案1所述的方法，其中，所述事件信号包括指示风速中的突然变化的数据以及转换器跳闸信号。技术方案10：如技术方案1所述的方法，其中，计算总转换器寿命消耗进一步包括通过计算所述正常OC期间的所述所估计的转换器寿命消耗和所述快速瞬变OC期间的所述所估计的转换器寿命消耗的加权和来计算所述总转换器寿命消耗。技术方案11：一种操作风力转换器的方法，所述方法包括：接收多个数据集，其中所述多个数据集包括快速瞬变操作条件(OC)期间的所述风力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种操作风力转换器的方法，所述方法包括：/n接收多个预报数据集，其中所述多个预报数据集包括快速瞬变操作条件(OC)期间的所述风力转换器的事件信号以及具有较低取样率的所述风力转换器的操作数据；/n使用正常OC寿命估计模块基于所述操作数据来估计正常OC期间的转换器寿命消耗；/n使用快速瞬变OC寿命估计模块基于所述多个预报数据集来估计所述快速瞬变OC期间的转换器寿命消耗；/n使用混合寿命估计模块通过组合所述正常OC期间的所估计的转换器寿命消耗和所述快速瞬变OC期间的所估计的转换器寿命消耗来计算所述风力转换器的总转换器寿命消耗；/n使用剩余有用寿命(RUL)预测模块基于所述总转换器寿命消耗来预测所述风力转换器的RUL；/n将所预测的RUL与所述风力转换器的目标RUL进行比较；以及/n使用有效寿命性能控制模块通过调整所述风力转换器的操作变量、基于所述比较来调整所述风力转换器的操作。/n

【技术特征摘要】
20191106 US 16/6761921.一种操作风力转换器的方法，所述方法包括：
接收多个预报数据集，其中所述多个预报数据集包括快速瞬变操作条件(OC)期间的所述风力转换器的事件信号以及具有较低取样率的所述风力转换器的操作数据；
使用正常OC寿命估计模块基于所述操作数据来估计正常OC期间的转换器寿命消耗；
使用快速瞬变OC寿命估计模块基于所述多个预报数据集来估计所述快速瞬变OC期间的转换器寿命消耗；
使用混合寿命估计模块通过组合所述正常OC期间的所估计的转换器寿命消耗和所述快速瞬变OC期间的所估计的转换器寿命消耗来计算所述风力转换器的总转换器寿命消耗；
使用剩余有用寿命(RUL)预测模块基于所述总转换器寿命消耗来预测所述风力转换器的RUL；
将所预测的RUL与所述风力转换器的目标RUL进行比较；以及
使用有效寿命性能控制模块通过调整所述风力转换器的操作变量、基于所述比较来调整所述风力转换器的操作。


2.如权利要求1所述的方法，进一步包括使用所述正常OC寿命估计模块来估计所述正常OC期间的所述风力转换器的最大结温，其中：
估计快速瞬变OC期间的转换器寿命消耗进一步包括使用快速瞬变OC寿命估计模块基于所述正常OC期间的所述风力转换器的所述事件信号、所述操作数据和所估计的最大结温来估计所述快速瞬变OC期间的所述转换器寿命消耗。


3.如权利要求1所述的方法，其中，调整所述风力转换器的操作进一步包括：
当所预测的RUL小于所述目标RUL时，使用有效寿命延长控制模块来调...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺力君，王宏刚，A·拉加尔德，V·佩龙，R·德罗卡塞拉，A·K·蒂瓦里，郝立伟，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US