風電變流器中直流側(cè)電容可靠性評估及其提高措施的研究.pdf

1、隨風電技術的不斷發(fā)展和風電機組裝機容量的快速增長，電力系統(tǒng)對風電機組及其組件的可靠性要求越來越高。電容常被作為儲能裝置用在風電變流器直流環(huán)節(jié)中，主要起平衡風機中變流器的交流側(cè)的輸出功率和直流側(cè)的輸入功率的功率差異，降低變流器的直流側(cè)電路紋波電壓的作用。調(diào)查結(jié)果表明，直流側(cè)電容是風電變流器中的最脆弱元件之一，是影響變流器系統(tǒng)和風電機組可靠性水平的重要因素之一。因此研究直流側(cè)電容的可靠性評估，并在此基礎上給出針對性的提高措施，具有重要的意義

2、。本文在分析電容失效機理和電熱耦合模型的基礎上，建立了基于傅里葉變換的直流側(cè)電容熱點溫度改進算法，結(jié)合電容壽命損耗率的計算方法，提出直流側(cè)電容可靠性評估的改進模型以適用于風電變流器中直流側(cè)電容的可靠性評估。在此基礎上，通過分析直流側(cè)電容外部參數(shù)和內(nèi)部參數(shù)對直流側(cè)電容壽命損耗的影響，提出更為針對性的提高直流側(cè)電容可靠性的改進措施。論文取得的主要成果如下：
　?、僖罁?jù)電容等效串聯(lián)電阻的頻率特性，結(jié)合電容的電熱耦和模型，提出基于快速傅里

3、葉變換的電容熱點溫度計算方法，相比于通過基于時域下紋波電流的均方根值計算電容熱點溫度的方法，本文提出的計算方法考慮了紋波電流中的高頻諧波對電容運行時承受的電熱應力影響，通過試驗分析驗證了基于快速傅里葉變換的電容熱點溫度計算方法能的準確性，為風電變流器中直流側(cè)電容可靠性評估提供基礎。
　?、谔岢龈倪M的直流側(cè)電容可靠性評估模型，該模型依據(jù)直流側(cè)電容工作的實際工況，結(jié)合壽命損耗率計算方法，綜合反映了風機運行過程中影響直流側(cè)電容可靠性的因

4、素。依據(jù)某風電場的實際風速及氣溫數(shù)據(jù)，分析了環(huán)境溫度、風速、變流器開關頻率、電容等效串聯(lián)電阻及熱阻等風機參數(shù)的變化時，直流側(cè)電容上承受的電熱應力的變化情況，進而研究風電機組中參數(shù)變化對變流器直流側(cè)電容可靠性的影響。
　?、刍趯︼L機中參數(shù)變化對直流側(cè)電容可靠性的影響，提出通過改進直流側(cè)電容外部參數(shù)設計、改進直流側(cè)電容內(nèi)部參數(shù)設計和改進直流側(cè)電路的設計等措施，用以降低直流側(cè)電容上承受的電熱應力，從而提高直流側(cè)電容可靠性。最后提出兼顧