三相光伏并网逆变器故障诊断研究四-电气工程；电力电子与电力传动专业毕业论文.docx

华北电力大学硕士学位论文 摘 要 光伏并网逆变器是连接光伏电池板和大电网的桥梁，其可靠性关系到光伏发电 系统和大电网能否安全稳定运行。但是基于IGBT的并网型逆变器中直流稳压电容、 功率管IGBT、续流二极管、滤波电感等器件的开路和短路会对逆变器运行造成不 同程度的影响，因此，利用不同故障类型下逆变器交直流两侧的电压和电流信息， 准确判断出故障类型，对于故障定位、设备维修以及保护制定具有重要意义。 本文以采用恒功率控制的三相光伏并网逆变器为研究对象，对逆变器主要器件 开路和短路时交流侧输出三相电流和直流侧输入电流的故障特征进行了分析，并给 出了基于交流侧电流检测的逆变器故障诊断方法和基于直流侧电流检测的IGBT开 路故障诊断方法。 首先，简述了三相光伏并网逆变器的主拓扑和控制方式，并以PSCAD／EMTDC 为仿真平台搭建了典型光伏系统和各类器件故障的模型。同时对逆变器的常用保护 进行调研，在考虑到逆变器各类保护的基础上开展对器件故障的诊断研究。 其次，对直流侧电容、IGBT、续流二极管和滤波电感四类器件的主要失效机理 和发生短路、开路故障时交流侧输出电流和直流侧输入电流(或电压)的故障特征 进行了总结归纳。 再次，提出了基于交流侧电流检测的逆变器故障诊断方法，利用交流侧输出电 流的波形特征，并附加三相电流总谐波畸变率和三相电流正、负半波的总谐波畸变 率作为补充判别条件，实现了IGBT开路、续流二极管开路、滤波电感开路和滤波 电感短路四类故障的诊断。 最后，本着减少传感器使用数目的原则，提出了基于直流侧电流检测的IGBT 开路故障诊断方法，采用傅里叶分解方法对逆变器正常运行和故障状态下直流侧电 流进行谐波分析和特征提取，通过支持向量机方法对逆变器的运行状态进行分类。 仿真结果表明以并网逆变器直流侧电流的直流分量和二次谐波含有率为特征量能 够有效实现逆变器开关器件故障诊断。 关键词：三相并网逆变器；故障诊断；器件故障；IGBT开路；支持向量机 万方数据  华北电力大学硕士学位论文 Abstract Three··phase grid--connected inverter is the bridge which connected the photovoltaic panels with the distribution system．So the reliability of the inverter is related to the operation stability of the photovoltaic systems．But the grid—connected inverter is vulnerable to the short·-circuit and open-·circuit of the IGBT,capacitor,inductors and other components，therefore，determining the fault type for the voltage and current output under different fault types accurately is important for the fault location，equipment maintenance and protection formulation． In this paper,using the fault characteristics of three-phase photovoltaic鲥d connected inverter with constant power control as the research object，the fault characteristics of AC side output current and DC side input current are analyzed．Then an inverter fault diagnosis method based on AC side current detection and an IGBT open circuit fault diagnosis method based on DC side current detection are presented． Firstly,the main topology and control mode of three--phase photovoltaic grid-· connected inverter are introduced，and the model of the typical PV system and various de