计及固有不平衡的双馈电机定子匝间短路故障分析

双馈式发电机的定子匝间短路的故障特征,本质上是由定子三相不平衡引起的。当实际生产的电机定子绕组存在轻微的固有不平衡时,也会在转子电流引起高次谐波,这些谐波的与定子绕组匝间短路的引起的谐波相近,这会导致对电机定子绕组轻微匝间短路的误诊断。使用Ansoft软件建立了双馈电机三相对称的理想模型、包含定子固有不对称的实际模型、三相对称情况下定子匝间短路的理想故障模型以及定子考虑固有不平衡时的匝间短路模型:用以分析考虑定子固有不平衡时双馈式发电机定子轻微匝间短路的故障特征,使得建模更贴近实际情况。对故障后双馈式发电机转子电流和电磁转矩进行了频谱分析,指出轻微固有不平衡与轻微匝间短路在转子电流引起相同的特征频率。但在电磁转矩中,并没有引起明显的特征频率,可通过电磁转矩的特征频率确定电机发生定子匝间短路。     

基于定子平均瞬时功率频谱特性的双馈风力发电机转子匝间短路的仿真分析

转子匝间短路故障是双馈风力发电机的易发故障之一,在低转差的情况下,传统定子电流频谱中的(1±2s)f故障特征分量易被基波分量淹没,从而影响诊断的准确性。针对上述情况,提出了一种基于定子平均瞬时功率频谱特性的双馈风力发电机转子匝间短路故障检测方法。同时,在MATLAB中根据多回路理论编写相应的M函数建立起双馈电机的数学模型,对转子绕组匝间短路故障进行了仿真,通过仿真结果中的定子电压和电流构建起定子平均瞬时功率,并对定子平均瞬时功率的频谱特性进行分析。仿真结果表明,该方法不仅能够避免因转差率太小而引起的故障分量被基波分量淹没的情况,而且与传统的瞬时功率方法相比,由于其没有过多的特征频率,因此频谱更为整洁,能够有效提高检测的准确性。     

基于转子平均瞬时功率的双馈异步发电机定子绕组匝间短路故障诊断

由于双馈异步发电机转子参数的可测性,提出一种基于转子平均瞬时功率的定子绕组匝间短路故障诊断方法。首先推导出计及高次谐波的双馈异步发电机正常及发生定子绕组匝间短路故障时的转子平均瞬时功率的表达式,然后建立了双馈异步发电机的多回路数学模型,并对其正常和不同程度匝间短路故障时的转子平均瞬时功率进行仿真计算。对仿真结果进行频谱分析,得到定子绕组匝间短路故障前后转子平均瞬时功率谐波分量的变化规律,并验证了理论分析的正确性。分析结果表明转子平均瞬时功率谱直观简洁,其2倍频分量不受转差率影响,高次谐波分量对定子绕组匝间短路故障有较强的灵敏性。     

双馈式感应发电机定子匝间短路故障稳态分析

定子绕组匝间短路故障是双馈式感应发电机常见故障之一。文中分析了发生匝间短路故障时的电磁特性变化规律,建立了双馈式感应发电机的定子绕组正常和发生匝间短路故障时的多回路数学模型,对正常情况和不同程度匝间短路故障情况进行了仿真计算。对仿真结果进行了深入研究,分别对定子侧电流和转子侧电流进行频谱分析,总结了正常情况和不同程度匝间短路故障情况下的谐波变化规律,证明了通过特定频率信号监测双馈式感应发电机运行状况和进行故障诊断的可行性。     

异步电动机定子绕组匝间短路故障检测新方法

定子绕组匝间短路是异步电动机常见故障之一,因此研究其检测方法具有重要意义。针对异步电动机定子绕组匝间短路与转子断条故障瞬态进行仿真并分析仿真结果,指出异步电动机转子故障对定子绕组匝间短路故障检测存在不利影响,甚至导致故障误判。提出计及转子故障时的异步电动机定子绕组匝间短路故障检测新方法,该方法关键在于预先采用频谱校正与自适应滤波技术滤除定子电流中由转子故障所导致的特征频率分量。大量仿真与实验结果表明,该方法可以避免将转子故障误判为定子绕组匝间短路故障,使定子绕组匝间短路故障识别可靠性大幅提高。     

基于多回路理论的双馈异步发电机定子绕组匝间短路故障分析

鉴于定子负序电流不能准确检测电源不对称情况下双馈异步发电机定子绕组匝间短路故障,分析了负序视在阻抗法在电源不对称情况下检测双馈异步发电机发生定子绕组匝间短路故障的可行性。基于多回路理论,建立了电源对称及不对称情况时双馈异步发电机定子绕组正常及匝间短路情况下的数学模型。对仿真结果进行分析,得出定子负序电流可准确检测电源对称情况下双馈机定子绕组发生匝间短路情况,但当电源不对称时易导致误判;相比定子负序电流,定子负序视在阻抗可应用于检测电源不对称情况下定子绕组发生匝间短路故障的情况。     

双馈电机转子绕组匝间短路电磁力计算

转子绕组匝间短路是双馈风力发电机的故障之一。基于有限元法对双馈电机建模,计算电磁力,对转子绕组匝间短路进行深入研究。分析发电机的电磁场,垂直和水平方向电磁力变化,以及径向电磁力波和切向电磁力波空间分布,探究了双馈式风力发电机发生转子绕组匝间短路故障时的径向电磁力波谐波含量的变化规律。     

双馈异步发电机定子匝间短路故障诊断研究

分析双馈异步发电机定子绕组匝间短路故障负序电流的来源,提出以负序电流作为故障特征量进行故障诊断,建立双馈异步发电机仿真模型,通过改变模型中短路匝数和短路电阻的大小实现了匝间短路故障模拟.对仿真发电机在风速恒定的条件下发生定子绕组匝间短路故障进行了模拟.结果表明,定子发生匝间短路故障后,会在定子中增加负序电流分量,定子负...     

双馈风力发电机定子绕组匝间短路故障特征提取

分析了双馈风力发电机定子绕组匝间短路的故障机理,建立了定子绕组匝间短路数学模型,利用MATLAB/Simulink仿真得到了发电机定子绕组匝间短路故障发生时的定子三相电流和匝间环流。研究结果表明:从定子三相电流波形中难以分辨轻微匝间短路;而通过分析不同故障情况下定子电流Park矢量椭圆长半轴和短半轴的长度发现,Park矢量椭圆离心率能够灵敏反映故障并预估故障程度,因此,认为Park矢量椭圆离心率可以作为定子绕组匝间短路故障诊断的特征参量。     

双馈感应发电机转子匝间短路时定子电流谐波分析

随着人们对风能重视程度的日益加深,双馈感应发电机(DFIG)的应用越来越广泛。转子绕组匝间短路故障是一种常见故障,对DFIG以及风电系统具有较大危害。文中分析了正常情况以及发生转子绕组匝间短路故障时定子侧电流谐波成分,考虑了绕组结构对谐波成分的影响;建立了DFIG多回路数学模型,计算了发生不同程度转子绕组匝间短路故障时的定、转子电流,分析了发生转子绕组匝间短路故障时电流的变化规律;以傅里叶变换为基础,进一步分析了定子单条支路电流、线电流以及并联支路环流中的谐波成分。这些谐波特性可以用于构造转子绕组匝间短路故障检测与诊断判据。     

汽轮机中心孔转子与实心转子的性能对比

从转子寿命、可靠性、应力腐蚀、运行维护等方面对中心孔转子与实心转子的性能进行了对比分析。结果表明,中心孔转子在运行、维护方面存在一定的风险和不可靠性;大容量火电机组汽轮机低压转子和核电机组汽轮机整个转子应尽量采用实心转子;火电机组汽轮机高压转子则需考虑蠕变影响,综合各种因素酌情处理。     

水轮发电机转子通风道堵塞时的耦合场分析

为了研究大容量全空冷水轮发电机的通风冷却问题,在考虑转子的旋转情况下,建立了转子风路正常时和转子磁轭通风道口堵塞时的转子三维温度场和流体场耦合计算模型。在转子各磁轭通风道口不同堵塞情况下,采用有限体积法计算分析了全空冷水轮发电机的通风冷却和发热问题。研究了转子风路堵塞时对转子励磁绕组、阻尼绕组和极靴表面的温度影响,以及对磁极间流体的流动形态的影响。当风路正常时,将计算得出的水轮发电机转子励磁绕组平均温度与实测数据进行了对比,经过对比在误差范围内,则验证了计算方法的正确性。     

无速度传感器的转子变频调速装置

提出了一种新的无速度传感器测速方法,该方法是通过对转子变频调速装置主电路拓扑的电流流向进行分析,然后根据斩波器开通和闭合时刻的等效电路进行分析和建模,得到斩波电抗器两端电压与转差率之间的关系,从而间接得到电机的实际速度。该方法不受环境、机械振动等因素影响,测量快速、准确,可作为速度环的速度反馈信号。最后通过实验进行了验证,表明该无速度传感器的测速方法是可行、有效的。     

A permanent-magnet rotor containing an electrical winding toimprove detection of rotor angular position

Sensorless detection of rotor angular position is desirable for decreasing the cost and increasing the reliability of permanent magnet AC motor drive systems. This paper describes tests performed on a rotor that has surface-mounted magnets and a conducting winding that links only the d axis of the rotor. The rotor winding increases the variation of the stator winding inductance that occurs as the rotor rotates and improves the accuracy of rotor angular position estimates     

Model-based detection of rotor faults without rotor position sensor-the sensorless Vienna monitoring method

This paper deals with an extended approach of the Vienna Monitoring Method (VMM), which is a model-based technique to detect rotor asymmetries in the squirrel cage of an induction machine. The conventional VMM requires the measured voltages, currents, and the signal of a rotor position sensor. The novel scheme presented in this paper alternatively works without a rotor position sensor. In particular, for low-inertia drives, accurate estimation of rotor position is required. The rotor-fault-related double-slip-frequency torque modulation causes a speed ripple with the same frequency. Consequently, low-inertia drives are exposed to higher speed ripples. In this case, it is not sufficient to estimate the mean value of the actual speed, only. Even the speed ripple has to be acquired to benefit from the accuracy of the employed models of the VMM. The proposed technique evaluates the signatures of an inherent rotor fault in order to determine the rotor position signal. The speed ripple can be obtained from the torque modulations that the models already compute. This way, an accurate rotor fault detection technique without rotor position sensor can be realized.     

不同转子结构对复合笼条转子感应电动机性能的影响

针对复合笼条转子感应电动机运行性能稍差的弱点,提出3种不同转子结构的复合笼条转子感应电动机,并对不同转子结构的磁场进行分析,计算3种转子结构复合笼条转子感应电动机的起动性能和转子槽漏感,对转子导条电流与转子导条损耗进行分析,此外还分析3种转子结构复合笼条转子感应电动机的运行性能。通过起动与运行性能计算结果与实测结果的对比分析,说明了计算结果满足工程实际的需要,分析结果表明转子采用复合导条与铸铝导条交替式的复合笼条转子感应电动机比转子全部为复合导条的复合笼条转子感应电动机的效率和功率因数有较大幅度提高,为电机优化设计提供参考依据。     

A comparison of the wound rotor and nested‐loop rotor brushless doubly fed generator

Both the wound rotor and the nested‐loop rotor can realize the coupling with the power winding (PW) and control winding. And the two types of rotors in a brushless doubly fed generator (BDFG) can realize variable‐speed, constant‐frequency generation. In this paper, the two types BDFG are compared through finite element analysis and experiments. From the finite element simulation results, it can be seen that the air gap flux density harmonic contents, PW line voltage harmonic contents, and the core loss of the nested‐loop rotor BDFG are higher than those of the wound‐rotor BDFG. In the experiments, the efficiency of the wound rotor BDFG is slightly lower than that of the nested‐loop rotor BDFG when the rotor speed is below the natural synchronous speed and is much higher than that of the nested‐loop rotor BDFG when the rotor speed is above the natural synchronous speed. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

转子一点接地保护双重化配置研究

提出了转子一点接地保护双重化配置方案,保护配置由注入直流转子一点接地保护和注入交流转子一点接地保护构成。这2套保护可同时配合使用,也可以独立使用。阐述了2套保护的基本原理和计算接地电阻的方法。对所提保护方案的进行测试,测试结果表明：对于注入交流转子一点接地保护而言,当接地位置位于励磁绕组中间时,接地电阻测量误差较小,一般情况下,励磁绕组电感对保护接地电阻测量的影响可以忽略不计;接地电阻小于1 kΩ时,直流回路对于接地电阻测量的影响不大;当接地电阻大于1 kΩ时,需考虑直流回路电阻对接地电阻的补偿;注入交流转子一点接地保护受励磁绕组对地电容的影响较大,当接地电容大于5 μF时,能准确测量小接地电阻;但是当接地电阻大于10 kΩ时,受保护装置AD分辨率影响,测量电阻不稳定,波动较大。可见,注入交流转子保护对小电阻接地的测量相对更为精确;注入直流转子保护对大电阻接地的测量更为稳定。     

Reluctance motor with strong rotor anisotropy

A new rotor design for the synchronous reluctance motor is presented. It has something in common with the segmented and axially laminated rotors that have been developed in the past. The new rotor achieves strong anisotropy by interleaving magnetic iron lamination with nonmagnetic spacers of approximately equal thickness. It is shown that the magnetizing inductance is very much lower in the quadrature than the direct axis and that this rotor has the potential to develop more torque than earlier machines. Laboratory results are presented, and the machine is compared with an induction motor in the same frame     

发电机转子测温间接测量法

对大型发电机转子温度直接难测问题提出了一种间接法测温原理,即利用电阻与温度的关系,电阻与电压、电流关系,通过测出绕组电压、电流,然后换算出转子温度。具体实施方法是依据间接法测温原理,选择必要硬件,搭建检测装置,然后编制软件,实现发电机转子测温目的。经现场调试和仿真试验得出,此方法简单、可行,可靠性高。