光伏逆变器复合粒子过程在线剩余寿命评估方法
【专利摘要】本发明公开了一种光伏逆变器复合粒子过程在线剩余寿命评估方法，首先，采用相关向量机（Relative?Vector?Machine,RVM）构建健康光伏逆变器效率计算器，然后，在线实时监测光伏逆变器输入电压、电流与输出电压、电流信号，并计算其转换效率，进而获取光伏逆变器故障征兆参数时间序列；基于故障征兆参数时间序列数据，构建光伏逆变器的复合粒子退化过程模型，通过获取退化轨迹粒子的剩余寿命预测值，并在线更新退化过程模型，最终实现光伏逆变器的在线剩余寿命评估。本发明能够实现光伏逆变器的在线状态监测与剩余寿命评估，为光伏逆变器健康状况评估和视情维修提供依据，能够保障光伏发电系统的可靠运行及电网的安全稳定。
【专利说明】光伏逆变器复合粒子过程在线剩余寿命评估方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及逆变器故障预测与健康管理【技术领域】，尤其涉及一种应用于光伏逆变器的在线剩余寿命评估方法。
【背景技术】
[0002]全球范围的能源危机和环境危机促使新能源技术迅猛发展，其中光伏发电以其清洁性和经济性被认为是最具有发展前景的可再生能源利用技术。光伏系统中，光伏电池通过光伏逆变器连接至单相电网或供给负载。光伏逆变器作为光伏系统的最核心部件，直接影响着系统的可靠运行、效率和寿命成本。因此，迫切需要对光伏逆变器进行在线状态监测与剩余寿命预报，以便对其进行预防性维护维修，降低故障风险，为光伏系统可靠工作和电网的安全稳定提供保障。
[0003]光伏逆变器由不同电子电气元器件构成，由于工作环境恶劣，直接影响元器件的性能，进而导致光伏逆变器的性能退化及可靠性降低，甚至故障失效。现阶段，光伏逆变器的性能监测，多为研究光伏逆变器关键性能参数的离线或在线性能测试方法，缺少对其未来状态甚至剩余寿命的在线评估方法。
[0004]本发明结合光伏逆变器性能指标要求，提出一种基于复合粒子退化轨迹的在线剩余寿命预测方法，其基于光伏逆变器的性能退化数据，将光伏逆变器的性能退化过程分解为多个退化轨迹粒子，并能够实时在线更新，能够实现光伏逆变器的准确状态监测与剩余寿命评估。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种光伏逆变器复合粒子过程在线剩余寿命评估方法，用于在线进行光伏逆变器的在线状态监测与剩余寿命预测，以提前预知光伏逆变器健康状况，以及时采取措施，保障光伏发电系统的安全可靠运行。
[0006]为了达成上述目的，本发明的解决方案是:
[0007]光伏逆变器复合粒子过程在线剩余寿命评估方法，包括以下步骤(1)~(8):
[0008](1)采用相关向量机(Relative Vector Machine, RVM)构建健康光伏逆变器效率计算器；
[0009](2)在线实时米集光伏逆变器输入电压、输入电流和输出电压、输出电流信号，实时计算并获取光伏逆变器转换效率，并给出光伏逆变器的失效阈值η:，
[0010](3)利用步骤(1)的健康逆变器效率计算器与步骤(2)所获取的光伏逆变器工作过程中的转换效率，每间隔At时间，计算并获取光伏逆变器实时工作过程中的故障征兆
参数，构建故障征兆参数时间序列
【权利要求】
1.一种光伏逆变器复合粒子过程在线剩余寿命评估方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)采用相关向量机(RelativeVector Machine，RVM)构建健康光伏逆变器效率计算器； (2)在线实时采集光伏逆变器输入电压、输入电流和输出电压、输出电流信号，实时计算并获取光伏逆变器转换效率，并给出光伏逆变器的失效阈值lL (3)利用步骤(1)的健康逆变器效率计算器与步骤(2)所获取的光伏逆变器工作过程中的转换效率，每间隔At时间，计算并获取光伏逆变器实时工作过程中的故障征兆参数，构建故障征兆参数时间序列W，K，η% H:，…，<，其中W为当前第k时刻的故障征兆参数； (4)利用步骤(3)中的故障征兆参数时间序列数据，建立当前第k时刻下的光伏逆变器
n的复合粒子退化过程模型= “内灿)
2.如权利要求1所述光伏逆变器复合粒子过程在线剩余寿命评估方法，其特征在于，所述步骤(1)中构建健康逆变器效率计算器的具体步骤为: (2.1)对健康状态下的光伏逆变器，施加N种不同的工作条件，即施加N种不同的输入电压Uim与负载Zm，采集并获取各工作条件下的输入电压Uim、输入电流Iim和输出电压Uom、输出电流Im，计算N种不同工作条件下的对应转换效率nm，其中N为大于等于20的正整数,m = 1，2，3，…N ； (2.2)采用RVM算法，以Uim、Zm为输入，nm为输出，训练RVM，训练所得的两输入单输出的RVM即为健康逆变器效率计算器。
3.如权利要求1所述光伏逆变器复合粒子过程在线剩余寿命评估方法，其特征在于，所述步骤(3)中，故障征兆参数的计算方法为: 设光伏逆变器实时工作于第k时刻(对应时间为tk)的输入电压为Uk、负载为Zk,则第k时刻光伏逆变器的故障征兆参数计算方法为:以Uk、Zk作为步骤(1)所构建健康逆变器效率计算器的输入，则经过健康光伏逆变器效率计算器运算后的输出即为第k时刻工作条件下光伏逆变器处于健康状态下的转换效率nk—tealth，而第k时刻光伏逆变器的实际转换效率为nk，则第k时刻光伏逆变器的故障征兆参数为
4.如权利要求1所述光伏逆变器复合粒子过程在线剩余寿命评估方法，其特征在于，所述步骤(4)中，光伏逆变器的复合粒子退化过程模型的建立步骤为: (4.1)将光伏逆变器的实际退化过程分解为多个退化轨迹粒子的线性组合，即复合粒子退化过程模型
5.如权利要求1所述光伏逆变器复合粒子过程在线剩余寿命评估方法，其特征在于，所述步骤(5)的详细步骤为: (5.1)令失效阈值，ιηα +? 求得光伏逆变器达到失效阈值的时间
6.如权利要求1所述光伏逆变器复合粒子过程在线剩余寿命评估方法，其特征在于，所述步骤(6)中，确定退化轨迹粒子权值的具体步骤为: (6.1)光伏逆变器第k时刻的故障征兆参数为ik k时刻(对应时间tk)与k-Ι时刻(对应时间tk_i)间的时间间隔为At = tk-tn，求取采用相应退化轨迹粒子fjt)进行单步预测的时间间隔误差，即: 令
【文档编号】G01R31/00GK103630785SQ201310652411
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2013年12月4日
【发明者】姜媛媛, 李振璧, 吴会祥, 胡超 申请人:安徽理工大学