风电机组并联式变流器延迟维护功率规划控制方法技术

本发明专利技术公开了风电机组并联式变流器延迟维护功率规划控制方法，通过在每个功率规划周期内将累计损伤作为反馈量，计算并联变流器功率分配比初始偏移量，并通过分析在一个功率规划周期内特定功率器件模组在不同功率分配比下的累计损伤变化量，确定功率分配权重，计算得到最优功率规划效果下的功率分配比的增量，实现并联变流器功率分配比收敛点与累计损伤失效点的一致，最大程度地延迟维护时间，减小维护频率与成本

【技术实现步骤摘要】
风电机组并联式变流器延迟维护功率规划控制方法


[0001]本专利技术属于风电机组可靠性优化控制方法
，具体涉及一种风电机组并联式变流器延迟维护功率规划控制方法
。

技术介绍

[0002]随着风力发电机组单机容量的快速增长，并联式变流器在风电系统中的应用范围逐渐增加，而由于单个机组体积的增大以及海上风力发电的发展，进行设备维护和部件更换的成本逐渐升高
。
在系统运行过程中，由于各个并联变流器损伤程度与寿命的不平衡，故障维护频率与维护成本会大幅增加，因此如何通过控制策略减少并联式变流器寿命的不平衡，减小系统维护频率，降低维护成本，成为近年来的研究热点
。
[0003]功率规划是一种通过控制并联变流器功率分配比来平衡变流器寿命
、
降低维护频率的控制方法，其主要概念为在并联的变流器单元中应用不平衡的功率分配模式以解决在传统共享功率分配模式下并联单元的寿命不平衡问题，从而延迟维护时间，降低维护成本
。
目前多应用于低功率变流器系统，如智能变压器，电动汽车等，常用的方法有虚拟电阻法，图论法等
。
由于变流器中功率器件的累计损伤会随着功率等级的增加而指数增加，上述方法在风力发电系统大功率变流器中应用效果较差，并且会产生较大的寿命浪费
。
在考虑功率等级与累计损伤指数关系的前提下，如何对大功率变流器系统进行最优功率规划，尚未有可行的解决方法
。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术存在的不足，提供一种风电机组并联式变流器延迟维护功率规划控制方法，该方法可对变流器功率分配比进行动态调节，实现并联变流器在一个维护周期内的寿命平衡，进而实现对维护时间最大程度的延迟
。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是，风电机组并联式变流器延迟维护功率规划控制方法，在每一个功率规划周期
Δ
T
以各个变流器累计损伤
D
n
作为输入，对功率分配比初始偏移量
Δ
K
n
进行计算；并通过对所选用的特定功率器件型号在功率规划周期
Δ
T
内的累计损伤变化量
Δ
D
i
与功率分配比
k
i
的关系进行分析，确定最优控制效果时的功率分配权重值
δ
n
；根据功率分配比初始偏移量
Δ
K
n
与权重值
δ
n
计算功率分配比变化量，并在每一个功率规划周期
Δ
T
线性增加权重的值，使得各个变流器的功率分配比的最终收敛点与累计损伤的最终失效点一致，实现功率规划的最优效果
。
[0006]本专利技术的特点还在于：
[0007]风电机组并联式变流器延迟维护功率规划控制方法，具体按照以下步骤实施：
[0008]步骤
1、
设置功率规划控制周期
Δ
T
；
[0009]步骤
2、
初始化功率分配权重
δ0＝0，并根据在一个功率规划周期
Δ
T
内单个变流器累计损伤变化量
Δ
D
i
与功率分配比
k
i
的关系设置权重变化量
Δδ
；
[0010]步骤
3、
获取当前并联变流器累计损伤
D
n
＝
[D
1 D
2 D3]；
[0011]步骤
4、
根据步骤2得到的权重变化量
Δδ
和步骤3得到的累计损伤
D
n
计算功率分配比初始偏移量
Δ
K
n
，线性增加权重
δ
n
，并计算功率分配比
K
n
＝
[k
1 k
2 k3]；
[0012]步骤
5、
计算在一个功率规划周期
Δ
T
内累计损伤增加量
Δ
D
n
，并更新累计损伤
D
n
的值；
[0013]步骤
6、
依据
Max(D
n
)
值判断并联变流器是否发生失效，如果失效，转至步骤7，否则转至步骤3；
[0014]步骤
7、
并联变流器发生失效，进行系统维护
。
[0015]步骤4中根据虚拟电阻计算法
f(D
n
)
计算功率分配比初始偏移量
Δ
K
n
，线性增加权重
δ
n
和功率分配比
K
n
＝
[k
1 k
2 k3]，计算方法如下：
[0016][0017]步骤5中根据
Coffin
‑
Manson
器件失效寿命模型与密纳法则，由变流器功率器件结温数据计算累计损伤
D
n
，公式为：
[0018][0019][0020]D
n
＝
D
n
‑1+
Δ
D
n
ꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0021]式
(2)
～
(4)
中，
T
jav
，
Δ
T
j
分别表示结温数据在雨流计数法中所统计的结温波动平均值与幅值；
a1，
a2为取决于功率器件型号的常数；
E
a
为激活能量常数；
k
B
为波兹尔曼常量；
N
f
表示在特定热循环下的失效周期数，
N
表示实际热循环个数
。
[0022]步骤6中的判断标准为：是否
Max(D
n
)>1
，如果
Max(D
n
)>1
，将
n
增加1，转至步骤7，否则转至步骤
3。
[0023]本专利技术的有益效果是：
[0024]本专利技术方法在每一个功率规划周期以各个变流器累计损伤作为输入，对功率分配比初始偏移量进行计算，并通过对所选用的特定功率器件型号在功率规划周期内的累计损伤变化量与功率分配比的关系进行分析，确定最优控制效果时的功率分配权重值，将功率分配比初始偏移量与权重乘积作为功率分配比变化量，对功率分配比进行动态调节，实现并联变流器在一个维护周期内的寿命平衡；并通过引入功率分配权重，在每一个功率规划周期线性增加权重的值，使得各个变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
风电机组并联式变流器延迟维护功率规划控制方法，其特征在于，在每一个功率规划周期
Δ
T
以各个变流器累计损伤
D
n
作为输入，对功率分配比初始偏移量
Δ
K
n
进行计算；并通过对所选用的特定功率器件型号在功率规划周期
Δ
T
内的累计损伤变化量
Δ
D
i
与功率分配比
k
i
的关系进行分析，确定最优控制效果时的功率分配权重值
δ
n
；根据功率分配比初始偏移量
Δ
K
n
与权重值
δ
n
计算功率分配比变化量，并在每一个功率规划周期
Δ
T
线性增加权重的值，使得各个变流器的功率分配比的最终收敛点与累计损伤的最终失效点一致，实现功率规划的最优效果
。2.
根据权利要求1所述的风电机组并联式变流器延迟维护功率规划控制方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤
1、
设置功率规划控制周期
Δ
T
；步骤
2、
初始化功率分配权重
δ0＝0，并根据在一个功率规划周期
Δ
T
内单个变流器累计损伤变化量
Δ
D
i
与功率分配比
k
i
的关系设置权重变化量
Δδ
；步骤
3、
获取当前并联变流器累计损伤
D
n
＝
[D
1 D
2 D3]
；步骤
4、
根据步骤2得到的权重变化量
Δδ
和步骤3得到的累计损伤
D
n
计算功率分配比初始偏移量
Δ
K
n
，线性增加权重
δ
n
，并计算功率分配比
K
n
＝
[k
1 k
2 k3]
；步骤
5、
计算在一个功率规划周期
Δ
T
内累计损伤增加量
Δ
D
n
，并更新累计损伤

【专利技术属性】
技术研发人员：刘军，王启超，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：