双馈电机定子匝间短路建模与稳态分析

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1、第43卷第1期华北电力大学学报Vo1．43，No．12016年1月JournalofNoahChinaElectricPowerUniversityJan．，2016doi：10．3969／j．ISSN．1007—2691．2016．01．07双馈电机定子匝间短路的建模与稳态分析李俊卿，王志兴，王悦川(华北电力大学电气与电子工程学院，河北保定071003)摘要：双馈感应式发电机使用广泛，定子匝间短路是常见故障之一。利用多回路理论建立了双馈感应发电机正常以及定子匝间短路情况下的数学模型，利用MATLAB／Simulink中s函数实现了教学模型。对双馈感应式电机在这两种情况下进行了仿真，并且对仿

2、真结果进行了相应的频谱分析。最后分析了电网电压不对称对匝间短路识别的影响，提出了通过线电流频谱的不同特征来区别电网电压不平衡和匝间短路。通过和实验数据的对比可以看出，得到符合实际的仿真结果。关键词：双馈感应电机；匝间短路；多回路；S函数中图分类号：TM346文献标识码：A文章编号：1007—2691(2016)O1—0039—07ModelandSteady-stateAnalysisofStatorInter-turnShort．circuitFaultinDFIGLIJunqing，WANGZhixing，WANGYuechuan(SchoolofElectricalandElectro

3、nicEngineering，NorthChinaElectricPowerUniversity，Baoding071003，China)Abstract：DFIGiswidelyusedtoday，andthestatorwindinginter—turnshort-circuitisoneofthecommonfaults．Amulti—loopmathmodelisbuiltforstatorwindingofDFIGundernormalandinter—turnshort·circuitfaultconditionsandthesimulationisca~iedoutusingS

4、-FunctioninSimulink．Thenthesimulationundernormalandinter·turnshort—cir—cuitfaultconditioniscompletedanddeeplyanalysisfortheresultsbyFFTanalysisisdone．Finally，theinfluenceofvoltageasymmetrytostatorinter-turnshort—circuitisanalyzedandaccordingtothediferenceofspectrumdiagramoflinecurrent，thetypeofthef

5、aultisdiagnosed．Throughcomparisonwithexperimentaldata，thesimulationresultsac-cordwiththeactualsituation．Keywords：DFIG；inter-turnshort—circuit；muhi-loop；S-Function造成绝缘损坏引起相间短路等更为严重的故障，0引言轻则引起停机停产，重则可能损坏电气设备。如在早期能发现故障的存在，就能合理安排检修等风力发电机是整个风力发电系统的核心部件相关工作，避免不必要的损失，所以研究定子绕组之一，其运行状态对整个风力发电系统具有重要匝间短路具有重要意

6、义。影响。在双馈风力发电机的故障当中，定子绕组研究双馈电机匝间短路首先要建立其数学模匝间短路是一种常见的故障，大约占到总电机故型。大部分建模方法采用坐标变换的思想，文献障的30％以上。早期匝问短路如果发展下去会[2—4]把abc三相坐标系转换到d-q坐标系下进行建模，这种建模方法针对正常运行下的双馈发电机进行分析比较适合，但是对于匝间短路等内收藕日期：2015-．05-06．部故障来说采用坐标变换的思想会产生较大误基金项目：河北省自然科学基金资助项目(2014502015)差。文献[5—7]虽然采用多回路模型，但是没有华北电力大学学报考虑到变流器等电力电子器件的影响。文献[8](，)=∑∑F

7、×提出了基于小波分析的定子故障分析。文献[9]COS((1+(n±)(1一s))tot—nPO)(5)提出了以Park’S矢量和负序电流来检测故障特征式中：n=6k+1，k=1，2，3⋯。当定子发生匝间短量。文献[10]建立了整个风力发电系统的模型。路时候由式(3)可知在转子侧会感应出频率为[1文献[11]使用希尔伯特一黄变换来识别故障特征±l，(1一S)]的谐波电流。由式(5)可(0，t)量。会在定子侧感应