风电变流器中参数变化对直流侧电容可靠性的影响与提升策略

本文主要探讨了风机中参数变化对变流器直流侧电容可靠性的影响，特别是在电力系统对风力发电装置可靠性日益增长的需求下。功率变流器作为风力发电系统的关键组成部分，其性能直接影响到风电机组的输出效率和并网稳定性。直流侧电容作为储能装置，承担着吸收逆变器高幅值纹波电流和维持直流侧电压稳定的重要任务，其失效是造成变流器故障的常见原因之一。 文章首先回顾了风速和气温波动对风电变流器输出功率的影响，以及直流侧电容在平衡系统功率波动中的作用。现有研究主要关注电容的失效机制和电应力，比如电容纹波电压、容量退化等问题。然而，这些研究往往忽略了电容内部温升与纹波电流的关系，以及变流器参数变化对电容可靠性的潜在影响。 本文创新之处在于，它不仅考虑了电容承受的电应力，还结合了电容的热网络结构，构建了一个更为全面的可靠性分析流程。作者深入分析了环境温度、风速变化对电容等效串联电阻和热阻的影响，从而揭示了这些参数如何间接影响电容的可靠性。此外，文章还通过实际案例——某风电场2 MW双馈风电机组，运用具体的风速和气温数据进行了验证，证实了理论分析的有效性。 针对风电变流器在实际工作中的参数变化，文章讨论了如何通过优化变流器直流侧设计或者改善电容散热环境来提升电容的可靠性。这包括通过调整变流器设计参数以减少电容承受的压力，以及采用更高效的冷却系统来控制电容温度，从而提高其耐用性和整体系统的可靠性。 本文的研究成果对于理解和优化风电机组的功率变流器设计，尤其是直流侧电容的选择和维护具有重要的实践指导意义，为提高风能转换系统的整体可靠性提供了新的思路和策略。通过深入理解参数变化对电容性能的影响，可以为风电行业的设备维护和故障预防提供科学依据。