基于统计分析法的柔性直流输电换流器开路故障诊断技术研究

发布时间：2021-04-24 12:49

　　柔性直流输电（即电压源换流器型高压直流输电,VSC-HVDC）具有换相可靠性高、控制灵活度大、运行损耗较小等优点,是我国实现能源结构转型的重要依托技术之一。作为柔性直流输电系统中的核心部件,柔性直流输电换流器的可靠运行对柔性直流输电技术的应用与推广具有重要意义。模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converter,MMC）是当今柔性直流输电换流器中的主流拓扑。凭借子模块级联的特殊结构,MMC规避了功率器件直接串联的需求,在降低设计制造难度的同时也提升了输出质量与运行效率。然而,和传统两电平、三电平柔性直流输电换流器相比,MMC中包含更多的功率器件。功率器件是电力电子换流器中最脆弱的元件之一。MMC中大量的功率器件不仅意味着高昂的建设成本,也构成了MMC运行可靠性的一大潜在威胁。因此,功率器件故障的可靠诊断是提升MMC运行可靠性的重要途径。功率器件故障主要包括器件短路故障和器件开路故障两类。器件短路故障具有时间尺度短、破坏效应强、安全隐患大的特点,主要通过硬件保护进行处理。和器件短路故障不同,器件开路故障的故障特性因换流器拓扑不同各异。由于MMC结构特殊,其开路故... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：137 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 MMC中IGBT开路故障诊断研究现状
        1.2.1 传统柔性直流输电换流器中的IGBT开路故障诊断研究
        1.2.2 MMC中IGBT开路故障诊断深度
        1.2.3 诊断方法介绍
        1.2.4 诊断方法性能对比
        1.2.5 MMC子模开路故障诊断研究的挑战
    1.3 研究内容
第2章 基于单环定理的换流器级半桥型子模块开路故障诊断方法
    2.1 半桥型MMC基本运行规则
    2.2 半桥型子模块开路故障特性
    2.3 基于单环定理的半桥型子模块开路故障诊断方法
        2.3.1 单环定理基本原理
        2.3.2 基于子模块电压的随机矩阵构造方法
        2.3.3 诊断原理
        2.3.4 性能讨论
    2.4 方法验证
        2.4.1 仿真验证
        2.4.2 实验验证
    2.5 在线诊断可行性分析
    2.6 本章小结
第3章 基于分位数分析的半桥型子模块开路故障诊断方法
    3.1 基于分位数分析的子模块级半桥型子模块开路故障诊断方法
        3.1.1 分位数分析基本原理
        3.1.2 方法执行步骤
        3.1.3 性能讨论
        3.1.4 实验验证
    3.2 基于分位数分析的功率器件级半桥型子模块开路故障诊断方法
        3.2.1 半桥型子模块电容电压分布特性
        3.2.2 方法执行步骤
        3.2.3 实验验证
    3.3 本章小结
第4章 全桥型子模块开路故障特性及其诊断
    4.1 全桥型子模块工作原理与开路故障特性
        4.1.1 全桥子模块基本结构及工作原理
        4.1.2 直流故障主动穿越原理
        4.1.3 全桥型子模块开路故障特性
    4.2 有利于故障诊断的全桥型子模块开关序列组合
    4.3 基于分位数分析的全桥型子模块开路故障诊断方法
    4.4 实验验证
        4.4.1 全桥型子模块开路故障特性验证
        4.4.2 全桥型子模块开路故障诊断
    4.5 本章小结
第5章 基于统计分析法的MMC故障诊断
    5.1 MMC故障层次划分
    5.2 统计分析法在MMC故障诊断中的应用
        5.2.1 统计样本构建方法
        5.2.2 单环定理和分位数分析在MMC故障诊断中的有效前提
        5.2.3 基于统计分析法的MMC故障诊断通用执行准则
    5.3 仿真验证
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 论文工作总结
    6.2 未来工作展望
攻读博士学位期间发表的论文和申请的专利
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于增量预测模型的MMC子模块功率管开路故障检测方法[J]. 徐坤山,谢少军.  中国电机工程学报. 2018(21)
[2]MMC子模块IGBT开路故障诊断策略[J]. 郭彦勋,李海锋,李健涛,洪潮,陈雁,王钢,钟庆.  南方电网技术. 2017(07)
[3]乌东德特高压多端直流工程受端采用柔性直流对多直流集中馈入问题的改善作用研究[J]. 饶宏,洪潮,周保荣,黄东启,许树楷,姚文峰,周月宾.  南方电网技术. 2017(03)
[4]兼具开路故障诊断能力的MMC电容电压测量方法[J]. 张正发,李可军,王卓迪,刘智杰,亓孝武,于小晏.  电力系统自动化. 2017(07)
[5]新能源消纳关键因素分析及解决措施研究[J]. 舒印彪,张智刚,郭剑波,张正陵.  中国电机工程学报. 2017(01)
[6]张北柔直电网工程直流线路短路过程中直流过电压分析[J]. 李英彪,卜广全,王姗姗,云雷,赵兵,王铁柱,杨大业.  中国电机工程学报. 2017(12)
[7]关于新能源发展的技术瓶颈研究[J]. 陈国平,李明节,许涛,刘明松.  中国电机工程学报. 2017(01)
[8]基于随机矩阵理论的电力系统暂态稳定性分析[J]. 刘威,张东霞,王新迎,刘道伟,吴茜.  中国电机工程学报. 2016(18)
[9]基于随机矩阵理论的电网静态稳定态势评估方法[J]. 吴茜,张东霞,刘道伟,刘威,邓春雨.  中国电机工程学报. 2016(20)
[10]±320 kV/1000 MW柔性直流输电核心技术研发及应用[J]. 贺之渊,赵岩,汤广福.  智能电网. 2016(02)



本文编号：3157390