風力發電系統變流器裝置故障診斷方法
2023-10-18 03:30:59
專利名稱：風力發電系統變流器裝置故障診斷方法
技術領域：
本發明涉及風力發電領域，具體指一種風力發電系統變流器的故障診斷方法。
背景技術：
隨著大批大型風力發電機組的併網發電，大型風力發電機的運行引起了很多新問 題，如變流器中IGBT的選擇以及故障的排除等。同時由於載荷的增加不再像小風機那樣拆 裝容易，因此一旦出現故障，將會對發電造成很大的影響。特別是大型風力發電機造價昂 貴，一旦發生嚴重事故，將會造成巨大的經濟損失。傳統的故障診斷方法主要是由人工診 斷，費時，費力、準確度低、不及時從而影響檢修、調試、替換等。因此，為了滿足風力發電系 統變流器裝置故障的實時準確定位，研究一種適用於風力發電機組變流器裝置的智能故障 診斷系統是非常必要的，開發具有模擬人類大腦對該系統進行故障診斷系統勢在必行，具 有重大技術、經濟和社會意義。
發明內容
發明目的本發明的目的是提供一種採用神經網絡對風力發電系統中的變流器裝 置進行故障分析診斷的方法，它利用DSP作為採樣分析控制的中間環節，大大提高了傳統 診斷方法的效率以及準確性。技術方案本發明是通過以下技術方案實施的風力發電系統變流器裝置故障診斷方法，其特徵在於所述方法包括以下步驟 運用霍爾電壓電流傳感器對風力發電系統變流器裝置的轉子側和網側的三相電壓和 三相電流以及直流母線電壓電流信號共14個信號進行檢測；通過比例運放電路實現量程變換，再輸入DSP中的A/D接口，將信號作歸一化處理作 為神經網絡的輸入信號，對輸入信號進行系統辨識，判斷故障類型，存儲並輸出故障代碼， 發送至變流器控制器中斷整個發電系統並進行報警。所述方法具體為將系統與上位機通信接口電路接好；由霍爾電壓電流傳感器組成的電壓電流檢測電路將網側三相電壓電流信號、轉子側三 相電壓電流信號以及直流母線電壓電流信號，共14個信號進行採集，得到14個模擬信號； 通過電壓調理電路將14個模擬信號輸入DSP控制器的A/D接口，通過編程實現數據歸 一化處理，得出結果輸入到RBF神經網絡中，通過實時訓練改變RBF神經網絡的權值，使其 輸出相應的故障代碼，實現故障診斷。系統採用顯示和鍵盤驅動電路來提供顯示和鍵盤輸入功能。系統採用電源電路和蓄電池模塊將蓄電池電能轉換後，提供給各個晶片和模塊。當蓄電池電量不足時，從變流器的網側獲取電能。優點及效果本發明可用於各種風力發電系統變流器裝置的故障診斷系統，包括 電壓電流檢測電路、電壓調理電路、通訊電路、DSP核心控制電路、晶片供電電源電路等。採用霍爾電壓電流傳感器以及DSP控制器對變流器中IGBT和二極體的故障進行檢測，可以實 現實時準確定位，避免造成重大損失，有很大的實際使用價值，發展前景廣闊。克服了傳統 診斷系統效率低，費時費力等缺點。在對採樣信號進行處理階段，採用歸一化方法對信號進 行簡化，作為神經網絡輸入信號，然後對其進行系統辨識，由於神經網絡具有自學習自適應 能力，所以實現了在線診斷。本發明的優點具有及時性，準確性，誤碼率低，無需人工離線 判斷，節約成本，節約時間，提高故障診斷效率，可在線診斷，及時處理故障部件，保護整個 系統安全穩定運行的目的。
圖1為風力發電系統變流器裝置的故障診斷系統外部接線圖簡圖； 圖2為風力發電系統變流器裝置的故障診斷系統內部簡圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明進行詳細說明。圖1為風力發電系統變流器裝置的故障診斷系統外部接線圖簡圖，如圖所示，1為 正常狀態和故障狀態指示燈；2為顯示屏，可顯示正常運行與故障運行代碼和所檢測的電 壓電流信號值；3為通訊接口，與上位機相連，實現與計算機之間的通訊；4為檢測信號輸入 接口，通過15個接線端子將網側三相電壓電流信號、轉子側三相電壓電流信號以及直流母 線電壓信號，共14個信號進行採樣，實現故障的分析及定位；5為報警指示燈；6為起動、停 止和故障復位按鈕；7為鍵盤，可以輸入並修改相應的參數，以及選擇顯示故障類型和電壓 電流檢測值。圖2為風力發電系統變流器裝置的故障診斷系統內部簡圖，如圖所示，10為PCB 板，11為通信接口電路，12為電壓電流檢測電路，13為顯示和鍵盤驅動電路，14為DSP控制 核心電路，15為電源電路及蓄電池。將風力發電系統與上位機通信接口電路11接好，這樣 可以實現上位機監測和控制，並支持系統在線升級。由霍爾電壓電流傳感器組成的電壓電 流檢測電路12將網側三相電壓電流信號、轉子側三相電壓電流信號以及直流母線電壓電 流信號，共14個信號進行採集，再通過電壓調理電路將14個模擬信號輸入DSP控制器14 的A/D接口，實現故障診斷，顯示和鍵盤驅動電路13將提供顯示和鍵盤輸入功能，採用SPI 與DSP通信。電源電路和蓄電池模塊15將蓄電池電能轉換後，提供給各個晶片和模塊，當 蓄電池電量不足時，可以從變流器的網側獲取電能。
權利要求
1.風力發電系統變流器裝置故障診斷方法，其特徵在於所述方法包括以下步驟運用霍爾電壓電流傳感器對風力發電系統變流器裝置的轉子側三相電壓和三相電流 信號、網側三相電壓和三相電流信號以及直流母線電壓和電流信號，共14個信號進行檢 測；通過比例運放電路實現量程變換，再輸入DSP中的A/D接口，利用將信號作歸一化處 理作為神經網絡的輸入信號，對輸入信號進行系統辨識，判斷故障類型，存儲並輸出故障代 碼，發送至變流器控制器中斷整個發電系統並進行報警。
2.根據權利要求1所述風力發電系統變流器裝置故障診斷方法，其特徵在於所述方 法具體為將風力發電系統與上位機通信接口電路接好；由霍爾電壓電流傳感器組成的電壓電流檢測電路將網側三相電壓電流信號、轉子側三 相電壓電流信號以及直流母線電壓電流信號，共14個信號進行採集，得到14個模擬信號；通過電壓調理電路將14個模擬信號輸入DSP控制器的A/D接口，通過編程實現數據歸 一化處理，得出結果輸入到RBF神經網絡中，通過實時訓練改變RBF神經網絡的權值，使其 輸出相應的故障代碼，實現故障診斷。
3.根據權利要求1所述風力發電系統變流器裝置故障診斷方法，其特徵在於系統採 用顯示和鍵盤驅動電路來提供顯示和鍵盤輸入功能。
4.根據權利要求1所述風力發電系統變流器裝置故障診斷方法，其特徵在於系統採 用電源電路和蓄電池模塊將蓄電池電能轉換後，提供給各個晶片和模塊。
5.根據權利要求4所述風力發電系統變流器裝置故障診斷方法，其特徵在於當蓄電 池電量不足時，從變流器的網側獲取電能。
全文摘要
風力發電系統變流器裝置故障診斷方法，運用霍爾電壓電流傳感器對風力發電系統變流器裝置的轉子側和網側的三相電壓和三相電流以及直流母線電壓電流信號，共14個信號進行檢測；通過比例運放電路實現量程變換，再輸入DSP中的A/D接口，利用將信號作歸一化處理作為神經網絡的輸入信號，對輸入信號進行系統辨識，判斷故障類型，存儲並輸出故障代碼，發送至變流器控制器中斷整個發電系統並進行報警。本發明利用DSP作為採樣分析控制的中間環節，大大提高了傳統診斷方法的效率以及準確性。
文檔編號G01R31/02GK102053211SQ20101057799
公開日2011年5月11日 申請日期2010年12月8日 優先權日2010年12月8日
發明者楊霞, 肖竹 申請人:瀋陽工業大學