微电网中三电平并网逆变器故障诊断研究

发布时间：2020-11-04 15:21

　　 微电网的出现有效解决了分布式电源大规模接入电网的问题,随着微电网的广泛应用,其运行的可靠性得到越来越多的关注。在微电网系统中,逆变器是分布式电源与电网的重要连接装置,多电平逆变器具有逆变效率高、输出电信号谐波含量低、功率开关管应力低、电磁干扰问题小等优点备受青睐,然而多电平逆变器拓扑结构复杂,可靠性较低容易发生故障影响整个微电网系统的正常运行,因此研究微电网系统中多电平逆变器的故障诊断具有重要意义。本课题分析了中点钳位型(Neutral Point Clamped,NPC)三电平逆变器工作原理,总结了NPC三电平逆变器故障类型,研究了微电网中分布式电源控制方式,在此基础上建立微电网中三电平并网逆变器故障诊断模型,并通过仿真实验验证模型的正确性,为接下来的故障诊断算法验证提供仿真实验平台。分析了近些年逆变器故障诊断中涉及到的故障特征提取方法和故障辨识方法。提出了小波包变换和支持向量机、信号稀疏表示和支持向量机两种故障诊断方法。其中小波包变换和信号稀疏表示是故障特征提取方法,用于提取微电网中三电平并网逆变器三相电感电流信号的特征信息,得到不同故障类型的特征向量组成数据样本。接着用支持向量机方法进行故障辨识,数据样本分为训练样本和测试样本两部分,训练样本用于训练支持向量机,得到多分类支持向量机分类器,用测试样本进行预测,分析故障诊断效果。通过实验表明,两种故障诊断方法对微电网中三电平并网逆变器故障诊断均有较好的诊断效果,而信号稀疏表示故障提取方法诊断正确率更高,效果更好。进一步建立了微电网中两台三电平并网逆变器并联系统故障诊断模型,在微电网整体控制策略采用对等控制,各分布式电源采用PQ控制方式的情况下,通过深入分析微电网并联系统的工作特性和故障表现,得出了各逆变模块运行具有独立性的结论,可以对各逆变模块分别进行故障诊断,诊断结果与单台并网逆变器故障诊断结果具有一致性,而且大大减少故障诊断的复杂度。因此可将微电网中单台并网逆变器的故障诊断推广到多台并网逆变器并联系统的故障诊断,提高故障诊断效率。
【学位单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM464
【部分图文】：

图 2.4 微电网中三电平并网逆变器故障诊断仿真模型控制器部分为 PQ 控制，采用 SVPWM 调制方式、PQ 控制的核心是采用软件锁相的电流跟踪控制，包括三个主要环节：SPLL 与变换、功率控制、电流控制[37]。PQ 控制模型如图 2.5 所示。图 2.5 PQ 控制模型1.SPLL 和 dq 变换模块SPLL 可以跟踪电网相位，电网电压经 dq 变换得到U 和U ，将 0 与 作

图 2.4 微电网中三电平并网逆变器故障诊断仿真模型控制器部分为 PQ 控制，采用 SVPWM 调制方式、PQ 控制的核心是采用件锁相的电流跟踪控制，包括三个主要环节：SPLL 与变换、功率控制、电流制[37]。PQ 控制模型如图 2.5 所示。

图 2.6 SPLL 和 dq 变换模型2.功率控制模块PQ 控制的有功功率设置为前级 MPPT 控制得到的最大功率，无功功率设定为 0，根据公式(2.4)得到参考电流 dq 轴分量 Id_ref 和 Iq_ref，作为电流环的输入。该部分仿真模型如图 2.7。refdrefdrefqrefdPiuQiu (2.4)
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本文编号：2870263