双馈风电机组变流器开路故障诊断：双线性观测器方法

"这篇论文探讨了双馈风电机组变流器中功率管开路故障的诊断策略，提出了一种基于双线性观测器的方法。该方法利用双馈感应发电机和变流器的数学模型，构建双线性模型，通过电流观测器获取故障信息，并通过自适应阈值设计确保诊断的鲁棒性。文章通过仿真分析证明了该方法在不同故障条件和电网电压波动情况下的有效性。" 正文: 在风力发电领域，变流器扮演着至关重要的角色，它由电力电子元件组成，负责将风电机组产生的交流电转换为适合电网接入的直流或交流电。由于工作环境恶劣和电子元件的易损性，变流器成为风电机组中最易出现故障的部分，尤其是功率管的开路故障，可能导致系统稳定性下降，增加运维成本。因此，对变流器开路故障进行精确诊断显得尤为重要。 当前的故障诊断技术大致分为基于模型和基于数据两类。基于数据的方法虽然在某些情况下有效，但当面对如变流器开路故障这类复杂问题时，由于电流、电压信号的复杂变化，诊断难度增大。而基于模型的方法则更注重系统内在的物理特性，有助于更准确地识别故障源。 本文提出的诊断方法是基于双线性观测器的，首先，从双馈感应发电机和变流器的非线性数学模型出发，构建出双馈风电机组的双线性模型。接着，设计一个双线性电流观测器，通过观测器实时监测和分析变流器的电流，提取出电流残差信息，以此作为故障检测的依据。为了克服开关延时、死区时间和测量噪声的影响，文中引入了自适应阈值的设计，以增强诊断的稳健性。 通过对不同故障类型（包括单一功率管故障和双功率管故障）以及电网电压跌落的仿真，该方法表现出良好的诊断效果和准确性。相比于已有文献中采用的电流瞬时频率检测法、电流信号平均值等方法，本研究提出的双线性观测器方案能够更有效地定位故障元件，提高了故障诊断的效率和精度。 该研究提供了一个实用且可靠的双馈风电机组变流器开路故障诊断工具，对于预防严重事故、提高风电系统的可靠性和可用率具有积极意义。未来的研究可能进一步探索如何将这种方法扩展到其他类型的风电机组或电力电子系统，以实现更广泛的故障诊断应用。