双馈风力发电机多种故障状态温度场仿真研究

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1、第31卷第2期计算机仿真2014年2月文章编号：1006-9348(2014)02—0170—04双馈风力发电机多种故障状态温度场仿真研究何山1’2，王维庆1’2，董新胜3，陈洁1(1．新疆大学电气工程学院，新疆乌鲁木齐830049；2．可再生能源发电与并网技术教育部工程研究中心，新疆乌鲁木齐830049；3．新疆电力科学研究院，新疆乌鲁木齐830011)摘要：研究双馈风力发电机温度场优化测量问题。针对温度场不便测量和故障的多样性，为改善多工况运行时发生多种短路故障的温度场测量精度。提出利用有限元法建立全区域模型，在电

2、磁场计算基础上耦合进行温度场计算。计算了1．5MW发电机正常运行及多种故障发生时的温度场，并把仿真数据和现场温升实验测量数据进行对比。结果表明，可确定发电机最高温度值及部位、绝缘材料性能改进对温度的影响，对单相短路故障判定良好，匝问短路故障较难判别。经实验证明，改善了目前温度场不便全面直接测量的问题，仿真分析对温度场优化、故障预测、结构优化有较大意义。关键词：双馈风力发电机；并网；多种状态；温度场；匝间；故障中图分类号：TM614文献标识码：ASimulationStudyonMultipleFaultStatesTh

3、ermalFieldaboutDFIGinWindPowerHEShanl”，WANGWei—qin91”，DONGXin—shen93，CHENJiel(1．SchoolofElectricalEngineering，XinjiangUniversity，UrumqiXinjiang830049，China；2．EngineeringResearchCenterofEducationMinistryforRenewableEnergyPowerGenerationandGridTechnology，XinjiangU

4、niversity，UrumqiXinjiang830049，China；3．XinjiangElectricPowerAcademyofSciences，UrumqiXinjiang830011，China)ABSTRACT：ThermalfieldoptimizationandcalculationareimportanttoDoubly—fedInductionGenerator(DFIG)．Aimingtotheproblemthatcurrentstatusofthermalfieldmeasuringisi

5、nconvenientandthefaultsofgeneratorisvari-OUS，toimprovethermalfieldcalculationprecisionofmultipleoperatingconditionandmultipleshort—circuitfaulthappened，aFiniteelementmethod(FEM)Wasputforward，anall—regionmodelWassetup，andthermalfieldwascalculatedonthebasisofelect

6、romagneticfieldcalculation．The1．5MWgeneratorthermalfieldofnormalandthemultiplefaultoperatingconditionwerecalculated．Thenthesimulateddataandthemeasureddatafromtemperaturerisingexperimentonthesitewerecompared．Simulationresultsshowthatitcanimprovetheproblemthatitis

7、incon-venienttocomprehensivelymeasurethermalfielddirectly．KEYWORDS：DFIGinwindpower；Grid——tied；Multipleoperationcondition；Thermalfield；Turn——to—-turn；Fault1引言双馈风力发电机单机容量日益增加，多已达兆瓦级。其定、转子上均为绕制绕组，参与能量转换，在运行时，比一般电机更易出现定、转子侧绕组匝间、单相等多种短路故障；发电机可在亚同步速以及超同步速运行，转速变化范围较大，基

8、金项目：新疆自然科学基金项目(2012211A001)收稿日期：2012—1l一20修回日期：2013—03—24．．．——170．--——转子和电网之间的电流方向和大小都在变化，转子回馈电网电功率可达总功率的30％，容易出现转子发热严重的情况；发电机结构复杂，材料多样，需要研究绝缘材料性能改善对于温度场的影响。以上问题体现了温度