基于小波分析的二重三相电压型逆变器开路故障诊断.docx

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基于小波分析的二重三相电压型逆变器开路故障诊断

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周晨阳沈艳霞

摘要：针对风力发电系统中串联二重三相电压型逆变器不同类型故障下输出电压波形差异小、故障难以检测的问题，提出基于小波包分析的逆变器故障检测方法。首先阐述采用串联二重三相电压型逆变器作为并网逆变器的意义;得到在开关元件IGBT各类开路故障状态下逆变器的输出电压信号;然后利用小波包对输出电压信号进行分解;最后采用功率谱方法分析小波包分解后输出电压信号的细节。通过频谱特征和功率谱识别出逆变器的各类故障，从而解决了二重三相电压型逆变器故障检测困难的问题。仿真实验验证了该方法的有效性。

关键词：风力发电系统;并网逆变器;串联二重三相电压型逆变器;開路故障;小波包;能量谱;功率谱

DOI：10.15938/j.emc.2020.09.008

：TM464

文献标志码：A

：1007-449X（2020）09-0065-11

Opencircuitfaultdiagnosisofdualthree-phasevoltagesourceinverterbasedonwaveletanalysis

ZHOUChen-yang，SHENYan-xia

（CollegeofInternetofThingsEngineering，JiangnanUniversity，Wuxi214122，China）

Abstract：

Aimingatthesmalldifferenceinfaultoutputvoltagewaveformsofseriesdualthree-phasevoltagesourceinvertersusinginwindpowergenerationsystem，afaultidentificationmethodofinvertersbasedonwaveletpacketanalysiswasproposed.Firstly，thereasonofusingseriesdoublethree-phasevoltagesourceinvertersasgrid-connectedinverterswasexpoundedandtheoutputvoltagesignalsoftheinvertersundervariousopen-circuitfaultsofIGBTswitchingelementswereobtained.Thentheoutputvoltagesignalsweredecomposedbywaveletpacket.Finally，theoutputvoltagessignalafterdecompositionwasanalyzedbypowerspectrummethod.Thedetailsofvoltagesignalareidentifiedbyspectrumcharacteristics，whichsolvestheproblemoffaultdetectioncausedbydoublethree-phasevoltagesourceinverters.Thepurposeofidentifyingvariousfaultsofseriestwo-phasethree-phaseinvertersbypowerspectrumwasrealized.Thesimulationexperimentprovesthatthismethodhastheadvantagesofhighfault-tolerantperformance.

Keywords：windpowergenerationsystem;gridconnectedinverter;seriesdualthree-phasevoltageinverter;open-circuitfault;waveletpacket;energyspectrum;powerspectrum

0引言

风电是发展最快、最有前景的可再生能源之一，是解决目前世界能源危机不可或缺的重要力量[1-3]。风力发电系统为了保证供电的稳定性和可靠性，通常需要和电网相连，作为风力发电机组并网的接口电路——并网逆变器的性能决定了风力发电设备向电网输送电能的质量。因此，对风电并网逆变器进行故障检测，保证并