風(fēng)機(jī)中參數(shù)變化對(duì)變流器直流側(cè)電容可靠性的影響分析

周 湶，薛 賽，李 劍，陳 實(shí)，王時(shí)征

（重慶大學(xué) 輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400030）

0 引言

隨著風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展和風(fēng)機(jī)容量的增加，電力系統(tǒng)對(duì)風(fēng)電裝置可靠性的要求越來越高。功率變流器是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的核心裝置，影響著風(fēng)電機(jī)組的輸出功率及其并網(wǎng)穩(wěn)定性［1-2］。因風(fēng)速和氣溫的波動(dòng)，風(fēng)電變流器輸出的功率具有不穩(wěn)定性，因此需要儲(chǔ)能裝置平衡變流器系統(tǒng)中的功率差異［3］。直流側(cè)電容常被作為儲(chǔ)能裝置用在變流器中，主要起吸收逆變單元向直流側(cè)索取的高幅值紋波電流、維持直流側(cè)電壓穩(wěn)定的作用［4-5］。研究表明，功率變流器是風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的主要失效組件之一，而且其中超過20%的故障是由直流側(cè)電容的失效引起的［6-8］。綜上所述，研究影響直流側(cè)電容可靠性的影響因素，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，對(duì)提高直流側(cè)電容和變流器的可靠性有重要意義。

目前，已有文獻(xiàn)主要是從電容的失效機(jī)理及其承受的電應(yīng)力角度出發(fā)，研究直流側(cè)電容的可靠性。如文獻(xiàn)［9］從電容的紋波電壓角度研究了滿足直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)的變流器可靠性的要求；文獻(xiàn)［10］根據(jù)變流器可靠性對(duì)直流側(cè)電容紋波電流的要求，分析了脈寬調(diào)制（PWM）變流器直流側(cè)電容的設(shè)計(jì)方法；文獻(xiàn)［11］針對(duì)電容容量和等效串聯(lián)電阻的退化，建立了鋁電解電容失效與變流器紋波電壓的關(guān)系，但上述方法僅考慮電容工作時(shí)所承受的電應(yīng)力對(duì)其可靠性的影響，未考慮電容紋波電流與內(nèi)部溫升的關(guān)系。……