风电变流器中IGBT常见故障分析及应对措施

通过对风电变流器IGBT常见的各种故障进行具体分析,总结了故障电流、故障电压、过温的检测办法和出现这些故障的原因,通过对驱动电路的改进,避免了IGBT运行中的这些故障。     

大型风电齿轮箱的失效问题及其设计制造技术的国内外现状分析

大型化、高可靠性、长服役周期已经成为当今世界风电装备发展的方向,这给大型风电装备的传动齿轮箱的设计制造技术带来了一系列的挑战。统计结果表明,影响风电齿轮传动系统服役的关键问题是关键机械零部件的失效故障。近年来各国在关键零部件损伤失效机理方面开展的基础研究工作,为风电齿轮箱系统的先进设计制造技术的研究与发展奠定了坚实的基础。必须紧扣风电齿轮箱设计制造技术的基础理论和发展方向,才能真正缩短我国与世界先进国家在风电传动系统的设计制造水平方面的显著技术差距。     

高速列车牵引变流器中IGBT的相变冷却实验研究

以CRH2型动车组的牵引变流器冷却系统为研究依据,确定了牵引变流器中功率元件IGBT的冷却方案以及功率元件IGBT的冷却系统结构,利用CAD平面制图软件绘制相变冷却系统的零件结构,借助Solid Works三维造型软件构建相变冷却系统模型,最终确定了冷却物理模型,建立了牵引变流器功率元件IGBT相变冷却系统实验台。对安装有微槽结构形式冷却基板并充入制冷剂的圆管散热器进行了在不同加热功率及不同风速条件下的散热性能测试,获得了不同工况下相变冷却系统的总传热系数及冷板下表面温度在不同风速下的变化,证明了加热功率和风速对系统换热能力的影响。最终为相变冷却系统的设计提供了设计思路,也为工质相变产生机理提供了研究依据。     

500kW逆变器IGBT模块温升测试与分析

结合工程实践,对500 k W逆变器功率单元的IGBT模块功耗与温升进行了测试,通过实际温升测试检验理论设计方案的可行性,验证此方案IGBT模块芯片结温是否满足使用要求。     

基于有限元仿真的IGBT模块的应力应变分析

IGBT模块是变流器的主要部件,也是功率波动和热冲击的主要承受者,其可靠性直接决定了变流器的可靠性。为研究IGBT模块在老化过程中的应力应变特性,从而进一步从物理机理上分析模块老化失效情况,利用COMSOL软件进行有限元仿真,模拟了模块在损耗加热情况下的应力应变情况。分析了在键合线,键合线焊接点以及焊料层上应力应变较大的原因。总结了应力应变与模块温度、热通量、膨胀系数之间的关系,还通过人为添加空洞的方式,分析了焊料层空洞对模块状态的影响。     

基于仪表安全PST测试在ESD控制阀的运用与研究

从生产实际要求及仪表功能安全角度展开并定义ESD阀的重要性、为维护阀的安全完整性等级,采用部分行程测试功能(PST)的方式实现对ESD阀关断功能安全提升,同时阐述了PST测试方法、计算、可能存在的失效模式。结合海洋平台工况特点及实际使用情况,采用气控方式和内循环气路结构原理实现部分行程测试,解决了关键工艺系统关断安全问题。     

汽车级IGBT驱动电路设计研究

为解决绝缘栅双极性晶体管（IGBT）在实际应用中的驱动电路问题,采用汽车级功率驱动芯片1ED020I12FTA对IGBT的保护、驱动电路进行了设计与研究,开发了用于电机驱动系统的IGBT驱动与检测电路.详细阐述了保护电路的保护机制及电路原理、门极驱动电路及门极电阻选择、EMS设计等内容,最后对设计的驱动电路进行了测试,给出了测试波形图.试验结果表明,该IGBT驱动电路输出稳定,能很好地开/断IGBT,具有良好的可靠性和稳定性,其在实际电驱动系统中能可靠输出所需功率.     

基于加权最小二乘的变流器杂散电感提取方法

在功率变流器中,由于线路杂散电感的存在,IGBT关断瞬间会产生电压尖峰并对整个电路性能产生较大影响。准确分析提取线路的杂散电感,可以优化变流器系统的设计并提升变流器运行的整体性能。针对IGBT关断过程中因电流变化率不易准确提取使得杂散电感计算不准的问题,提出一种基于加权最小二乘法来计算杂散电感的优化方法,并通过电容两侧布局的拓扑结构进行分析。仿真和实验结果表明,该方法可以提高IGBT关断电流变化率线性化提取的准确度,降低线路杂散电感的计算误差。     

大功率直驱风电机组变流器的功率器件热负荷分析

风速变化和风机的空气动力特性对风电变流器功率半导体器件热负荷特性的影响亟待研究。针对这个课题,对风电变流器在风速稳定和变化剧烈情况下的功率半导体器件结温进行了计算和研究。其中研究对象为兆瓦级直驱风力发电机组,研究中使用了非定常叶素动量理论中的空气动力模型,并从风速频谱的角度研究了功率器件的热应力。研究结果表明,风电机组较强的惯性使得半导体器件热特性稳定,但风速对功率器件损耗占比有影响,同时低频风速变化对损耗也有影响。     

管法兰金属波齿复合垫片失效分析

某石化公司DCC装置烟机进口管道法兰上的DN900金属波齿复合垫片在开车过程中断裂并泄漏。经过宏观检查,力学性能测试,应力计算,能谱、金相、电镜分析,表明其失效原因是波齿复合垫片骨架材料存在孔洞缺陷和氧化物夹杂。针对失效原因提出了今后使用过程中应采取的防护措施。     

储能变流器的温湿度现象分析

为了降低设备的凝露风险,往往在柜体内使用加热器以避免凝露现象的发生。文中构建了储能变流器有限元数值模型,确定加热器的最佳安装位置,并进一步分析加热器功率对柜体的温升和凝露现象的影响。结果表明,加热器应安置于柜体顶部的出风口附近,最佳功率为100 W。最后在试验平台测试储能变流器中的IGBT温度大小,试验结果表明,计算结果与实测值偏差不大于±10℃,验证了模型的可靠性。     

基于CANBUS的高速采样虚拟示波器软件的设计与实现

风电变流器系统非常复杂,要观测的物理量非常多,对监控软件的实时性和稳定性要求较高。该文从实际的工程应用出发,设计了一款适用于风电变流器实时监控的虚拟示波器软件。软件采用VS2010编程,充分利用了MFC的多线程技术和消息机制,为用户提供了友好的人机界面,实现了对风电变流器参数的高速实时采样、实时显示、实时保存等功能,保证了对风电变流器运行状态的实时监控。文中给出了软件的整体构架,详细介绍了软件各个部分的设计与实现,并对软件的运行效果进行了测试,给出了软件的运行效果图。通过测试,虚拟示波器软件波形显示正常,运行稳定,各部分功能满足设计的要求。     

3 MW永磁直驱风电变流器设计与仿真

系统阐述3 MW直驱风电变流器设计的各个环节。重点介绍如何将无速度传感器控制技术运用到风电变流器设计中,从根本上解决速度传感器带来的故障问题。同时在α-β坐标系中实现电流闭环控制,加入载波移相和DPWM1控制理论,降低制造成本。     

封装键合点对IGBT UIS失效的影响研究

为了解决绝缘栅双极型晶体管在实际应用当中的典型关断失效问题,对其在电感无钳位开关条件下的电压应力、电流应力、雪崩能力以及失效模式进行了研究。基于电感无钳位开关测试电路,着重探讨了UIS条件下IGBT的击穿机理。封装打线时将铝线分别键合于多个IGBT芯片发射极的不同部位,并基于自主搭建的测试平台,对该批初步封装的IGBT芯片进行了电感无钳位开关条件下的应力测试。最后提出了封装改进建议,避免封装键合点对于IGBT UIS失效的影响。实验结果表明:封装焊线在IGBT发射极金属所引入的横向电阻会导致IGBT芯片的并联元胞等效电阻不均匀,并使电流更易集中于封装键合点附近,最终导致IGBT芯片在UIS条件下的失效点均位于铝线键合点附近。     

复合材料风电叶片细观失效准则及其损伤演化

针对复合材料风电叶片在实际使用过程常常出现损伤的问题,提出一种基于细观失效准则的复合材料细观损伤分析模型。采用通用单胞模型(Generalized method of cells,GMC)对具有周期性的单向复合材料层合板进行细观建模,并且引入基于Huang模型的细观失效准则和刚度退化准则,从细观层面上分别对纤维和基体的失效模式进行表征,对4种单向复合材料层合板的渐进损伤过程进行数值模拟。在试验验证过程中,先对两种不同状态(含损伤和无损伤)的复合材料风电叶片进行了静力加载试验,采用光纤光栅传感器监测损伤对风电叶片应变的影响;然后通过典型的单向层合板的拉伸破坏试验得到的应变曲线来验证本算法的有效性。结果表明:当复合材料风电叶片中存在损伤时,将降低其承载能力,并且应变值变化明显,可以通过应变来监测叶片的健康状态;提出的模型能够通过得到的应变曲线准确地预测单向复合材料层合板的力学性能和破坏强度值。     

大功率风电轴承技术进展

面向国家“双碳”战略,风电装备向更大功率方向迅速发展,也对大功率风电装备中不同类型和系列的滚动轴承提出了大型化、长寿命、高可靠性、智能化和高效运行等更高的技术要求。本文评述大功率风电轴承技术发展的现状、趋势和关键内容,涉及轴承数字化设计、材料与热处理、高性能制造、智能装配、检验测试与试验、智能运维等多个方面,以期为大功率风电轴承产业发展提供参考。     

兆瓦级风机关键工序智能化制造技术研究

针对目前风电产业现状和行业技术发展水平,提出了风电设备制造过程关键工序的智能化制造技术的设计要求和路线.通过在风电企业的实际应用,提升了风电设备的生产效率、质量效益和智能化生产水平,对风电企业的智能化生产建设具有积极的促进作用.     

基于VMD小波包能量熵的风电机组变流器故障诊断方法

变流器是实现风电机组并网运行的关键电力装备，在外界环境因素、内部电压电流应力作用下，其功率器件易发生机械或电气故障。该文提出一种基于变分模态分解(VMD)小波包能量熵与支持向量机(SVM)的永磁同步风电机组变流器故障诊断方法。首先，对风电机组网侧变流器的输出电流进行变分模态分解，得到多个固有模态分量；然后，利用小波包分解提取出各模态分量的小波包能量熵作为故障特征向量，以减少故障特征的维数。最后，将约简的故障特征向量输入SVM中进行训练和故障识别。研究结果表明，所提方法可对网侧变流器的典型单一和双开路故障进行诊断，对提升永磁同步风电变流器的可靠性和安全性具有现实指导意义。     

IGBT并联应用的均流分析

电力功率器件IGBT的并联应用是提高功率变换器电流处理能力的重要手段,而如何处理在并联应用过程中出现的不均流问题成为能否实现实际工程应用的关键问题。在静态和动态两种工况下,分析了IGBT并联应用时影响其并联使用的主要因素及要注意的事项。给出了考虑这些因素影响后的实际并联应用的实验波形,波形结果表明并联功率IGBT器件的均流效果良好。     

转化气蒸汽发生器的制造要点

转化气蒸汽发生器是国内石油化工行业中常见的设备之一，被广泛地应用于加氢制氢装置中。针对其结构复杂，所用材料种类多，安装使用时可能出现的问题，在制造过程中对设备的部件加工、组装、焊接等一些关键工序进行了分析，并采取了相关措施予以解决。