風(fēng)電變流器中直流側(cè)電容可靠性評(píng)估及其提高措施的研究.pdf

1、隨風(fēng)電技術(shù)的不斷發(fā)展和風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量的快速增長(zhǎng)，電力系統(tǒng)對(duì)風(fēng)電機(jī)組及其組件的可靠性要求越來(lái)越高。電容常被作為儲(chǔ)能裝置用在風(fēng)電變流器直流環(huán)節(jié)中，主要起平衡風(fēng)機(jī)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(fēng)電變流器中的最脆弱元件之一，是影響變流器系統(tǒng)和風(fēng)電機(jī)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(píng)估，并在此基礎(chǔ)上給出針對(duì)性的提高措施，具有重要的意義

2、。本文在分析電容失效機(jī)理和電熱耦合模型的基礎(chǔ)上，建立了基于傅里葉變換的直流側(cè)電容熱點(diǎn)溫度改進(jìn)算法，結(jié)合電容壽命損耗率的計(jì)算方法，提出直流側(cè)電容可靠性評(píng)估的改進(jìn)模型以適用于風(fēng)電變流器中直流側(cè)電容的可靠性評(píng)估。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)分析直流側(cè)電容外部參數(shù)和內(nèi)部參數(shù)對(duì)直流側(cè)電容壽命損耗的影響，提出更為針對(duì)性的提高直流側(cè)電容可靠性的改進(jìn)措施。論文取得的主要成果如下：
　　①依據(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(diǎn)溫度計(jì)算方法，相比于通過(guò)基于時(shí)域下紋波電流的均方根值計(jì)算電容熱點(diǎn)溫度的方法，本文提出的計(jì)算方法考慮了紋波電流中的高頻諧波對(duì)電容運(yùn)行時(shí)承受的電熱應(yīng)力影響，通過(guò)試驗(yàn)分析驗(yàn)證了基于快速傅里葉變換的電容熱點(diǎn)溫度計(jì)算方法能的準(zhǔn)確性，為風(fēng)電變流器中直流側(cè)電容可靠性評(píng)估提供基礎(chǔ)。
　?、谔岢龈倪M(jìn)的直流側(cè)電容可靠性評(píng)估模型，該模型依據(jù)直流側(cè)電容工作的實(shí)際工況，結(jié)合壽命損耗率計(jì)算方法，綜合反映了風(fēng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中影響直流側(cè)電容可靠性的因

4、素。依據(jù)某風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)際風(fēng)速及氣溫?cái)?shù)據(jù)，分析了環(huán)境溫度、風(fēng)速、變流器開關(guān)頻率、電容等效串聯(lián)電阻及熱阻等風(fēng)機(jī)參數(shù)的變化時(shí)，直流側(cè)電容上承受的電熱應(yīng)力的變化情況，進(jìn)而研究風(fēng)電機(jī)組中參數(shù)變化對(duì)變流器直流側(cè)電容可靠性的影響。
　?、刍趯?duì)風(fēng)機(jī)中參數(shù)變化對(duì)直流側(cè)電容可靠性的影響，提出通過(guò)改進(jìn)直流側(cè)電容外部參數(shù)設(shè)計(jì)、改進(jìn)直流側(cè)電容內(nèi)部參數(shù)設(shè)計(jì)和改進(jìn)直流側(cè)電路的設(shè)計(jì)等措施，用以降低直流側(cè)電容上承受的電熱應(yīng)力，從而提高直流側(cè)電容可靠性。最后提出兼顧