线间补偿型匝间短路故障自动容错永磁同步电机故障位置检测方法

定子绕组匝间短路故障是永磁同步电机(PMSM)最常见的故障之一。该故障会造成三相电流不平衡,输出转矩剧烈波动,输出能力下降。故障严重时,过大的短路电流会烧毁绕组。为了解决匝间短路故障产生的问题,课题组此前提出了一种具有匝间短路故障自动容错能力的PMSM。针对该特种电机,提出了一种匝间短路故障位置的检测方法。介绍了电机的特殊结构,并通过数学模型推导出利用电机漏磁路特性和原有定子线圈判别故障线圈所在相的方法。使用ANSYS软件建立电机有限元模型,对电机不同匝间短路情况进行仿真,验证了该检测方法的正确性。     

计及模型预测控制的永磁同步电机匝间短路故障诊断

匝间短路是永磁同步电机中一种常见的故障,若不能及时地监测到故障将会导致二次故障,甚至对整个电机造成破坏。因此,为了提高永磁同步电机的可靠性,该文提出一种永磁同步电机匝间短路故障诊断方法。该方法是基于永磁同步电机模型预测控制系统中的价值函数,利用模型预测控制系统中价值函数的直流分量和二次谐波分量来诊断永磁同步电机匝间短路故障。首先简要介绍永磁同步电机在正常情况下的数学模型;然后叙述永磁同步电机模型预测电流控制方法;接着搭建永磁同步电机在匝间短路故障情况下的数据模型,并分析匝间短路故障对定子电压和电流的影响;最后,分析匝间短路故障对模型预测控制系统中价值函数的影响,会导致价值函数中出现直流分量和二次谐波分量。仿真和实验结果验证了提出的匝间故障诊断方法的有效性。     

基于电流残差矢量模平方的永磁同步电机匝间短路故障鲁棒检测与定位方法研究

该文提出一种基于电流残差矢量模平方的永磁同步电机匝间短路故障鲁棒检测与定位方法。在同步旋转坐标系下,建立永磁同步电机健康状态和故障状态的数学模型。在此基础上,利用龙伯格观测器预估由匝间短路故障引起的交直轴电流残差。基于电流残差矢量模平方中二次谐波分量重构故障检测指标和故障相定位指标。仿真和实验结果表明,该方法能有效地实现匝间短路故障检测和故障相位定位。另外,提出的方法不需要额外的硬件,对参数不匹配及转速变化具有良好的鲁棒性。     

电动车用永磁同步电机的三相短路稳态分析与应用

基于永磁同步电机的d,q坐标系数学模型,对其三相对称短路稳态特性进行了深入的理论推导,给出了三相短路时的转矩-转速特性和电流-转速特性解析表达式,分析了永磁磁链、极对数、直轴电感、交轴电感、定子相电阻等电机本体参数对三相短路特性的交叉影响。结合电动汽车用动力电机产品开发的特殊需求,阐述了三相短路的危害与应用。仿真和试验结果验证了所提分析方法及数学模型的正确性,为电动汽车用永磁同步电机驱动系统的设计提供重要理论指导。     

永磁同步电机匝间短路故障温度场分析

匝间短路是一种常见的电机绕组故障,会导致定子绕组电流增大、电机局部过热,长期在这种环境下运行,温度升高使得电机性能下降,造成经济损失。该文以一台3kW永磁同步电机为例,研究匝间短路故障对永磁同步电机各部件温度的影响。基于电机参数建立三维等效热模型,绝缘材料被等效为绝缘层,将机壳沿轴向分段,根据风速在机壳表面施加不同边界条件,考虑永磁体涡流损耗和接线盒散热的影响,利用有限元方法分别计算正常和匝间短路故障情况下的电机温度场分布。通过对电机绕组重新下线,合理设计并搭建实验平台,测得永磁同步电机关键位置点的温度,将匝间短路故障前后的温升数据进行比较分析,得到故障前后电机温度分布的变化规律以及局部过热位置,同时为诊断和预防匝间短路故障提供依据。     

多三相分数槽集中式绕组容错电机匝间短路故障温度场分析

匝间短路是一种常见的电机绕组故障,会产生巨大的短路故障电流,导致绕组局部过热并使电机性能下降,造成严重的安全事故和连带损失。该文研究了一台多三相永磁磁阻电机在不同运行工况下匝间短路故障的电磁和热特性。通过精细化绕组建模将故障线圈和健康线圈加以区分,建立三维全域流固耦合仿真模型提高仿真精度。论文基于2D电磁模型和3D热模型的联合仿真分别探究了短路线圈位置、短路线圈匝数、负载电流以及转速对永磁电机匝间短路温度的影响,并加工一台功率为5kW的样机进行实验验证。实验结果验证了仿真模型的准确性,同时为预防匝间短路故障提供了依据。     

永磁同步电机匝间短路故障匝数诊断方法

针对永磁同步电机(PMSM)发生匝间短路故障时故障匝数难以诊断的问题，提出了在离线状态下对电机发生故障的匝数进行精确诊断的方法。首先分析了绕组发生匝间短路故障前后的电机模型，通过在离线的故障电机电路中接入激励源的方式，提取出了故障相电流的幅值和相位，结合激励源参数、电路参数，建立了故障匝数指示器。仿真结果表明，该方法可以准确地计算出从无故障状态到全绕组故障状态范围内发生短路的绕组匝数。该方法可以直接在电机上实施，不需要在目标电机上加装复杂的设备或添加额外传感器，在永磁同步电机的检修等方面具有良好的使用价值。     

基于Ansoft的永磁同步电机早期匝间短路故障分析

针对路的方法的不足,建立了基于Ansoft的永磁同步电动机二维瞬态场有限元模型,利用Ansoft强大的电磁场分析和后处理功能,仿真得到了电机在正常和匝间短路2%、5%故障下的电磁场分布和相关性能曲线,并分析了各种条件下反电势的谐波含量,得出了反电势三次谐波含量随匝间短路程度加剧而减少等结论,为永磁同步电机定子绕组早期匝间短路故障诊断提供了依据。     

直驱永磁电机绕组匝间短路故障研究

直驱永磁电机包括旋转结构与直线结构,其电磁负荷高,直接与负载相连接,电机的可靠性运行对系统安全非常重要,绕组匝间短路故障是其中一种重要的影响因素。本文以直驱永磁直线电机（PMLM）为研究对象,基于有限元方法分析了初级绕组匝间短路故障对电机性能的影响。首先介绍了直驱PMLM的拓扑结构与气隙磁场,分析了匝间短路对相电流与短路电流的影响,然后计算了短路匝数、短路位置对电机性能的影响,包括三相电流、短路电流、平均推力与推力波动,最后总结了匝间短路故障对PMLM性能的影响,为直驱系统的故障诊断与容错运行提供理论支持。     

基于二阶不对称矩阵的异步电动机定子匝间短路故障建模与分析

定子绕组匝间短路是异步电动机常见的故障之一。基于Matlab对三相异步电动机进行数学建模,并通过Clarke变换将三相静止坐标系下的数学模型转换为两相静止坐标系,引入二阶不对称矩阵模拟定子匝间短路,对该模型进行数字仿真。采用Ansoft Maxwell 2D对其进行有限元分析,验证了模型的正确性。     

基于三相电流平方和比值的短路故障快速检测方法

为了快速准确地检测出短路故障,并使故障限流器快速投入运行,提出了一种基于三相电流平方和比值的短路故障快速检测方法。该方法利用前后时间窗内三相电流平方和均值之比作为故障检测量,在三相短路故障时不受故障初相角影响,不受谐波影响。基于PSCAD/EMTDC仿真平台,建立了500 kV输电线路模型,合理选取了该方法的整定值与闭锁值。考虑不同故障类型、不同故障初相角、不同过渡电阻、空载合闸、谐波及噪声等因素,验证了该方法的快速性及有效性。在各类故障工况及干扰工况下,比较了该方法与常用三种检测方法的性能差异。仿真结果表明,该方法性能良好,能够快速可靠地检测出短路故障。     

微网孤岛运行时短路故障检测的仿真研究

利用Matlab/simulink对含分布式电源的微网进行建模与仿真,对微网由孤岛切换至并网运行方式下的运行工况进行仿真实验,仿真结果验证了所构建的微网仿真模型的有效性.在该仿真模型的基础上加入三相故障模块模拟微网孤岛运行时发生短路故障,选取db小波检测短路故障发生后的电压信号,仿真结果表明db小波能够准确地检测短路故障信号的奇异点,为下一步改善微网电能质量提供有力依据.     

一种电流突变量选相元件三相短路判据的探讨

在详细分析相电流差突变量选相基本原理的基础上,对传统相电流差突变量选相元件三相短路故障判据进行了改进。改进后的判据克服了原判据在实际系统发生三相短路故障时过于严格而产生误判的缺点,较好地解决了三相短路故障的误判问题,具有实现简单、灵敏的优点。以一典型500kV系统为例,运用EMTP(ElectroMagneticTransientsProgram)进行数字仿真形成故障数据文件,并在VC环境中编制选相程序,对改进后的三相短路故障判据和传统判据进行了比较测试,测试结果证明了该判据的正确性和有效性。     

异步化高压发电机失磁故障分析

针对以新型电缆绕组构成的异步化高压发电机的失磁过程进行研究,首先建立该电机场路耦合模型,利用耦合模型分析异步化高压发电机在不同转差率下转子发生对称短路失磁和不对称短路失磁故障的磁场进行分析,探索当转子绕组发生不同类型的短路故障时,定子铁心和转子铁心的磁通密度变化规律,为电机和系统故障分析提供数据基础。然后分析了异步化高压发电机在不同转差率的运行条件下,因不同故障引起的失磁前后定子三相电流波形的变化规律及各次谐波含量的分析,得出该电机失磁故障后定子侧电气量的变化规律,为该电机的继电保护设置提供基础数据。     

汽轮发电机转子绕组匝间短路故障诊断新判据

该文分析了发生转子绕组匝间短路时，汽轮发电机的电磁特性及导致的相关电气参量的变化，提出了在转子发生匝间短路故障时，励磁电流增加而无功输出量却相对减少的特征。根据确定的故障特征，找到一种利用故障前后励磁电流相对变化率作为识别故障的方法，从而建立了在线识别转子匝间短路故障的判据。该判据可以反映故障的严重程度，最后利用动态模拟试验机组进行了相关的实验，得到了与理论分析相吻合的结论。     

变结构支路短路电流计算的复合序网法模型研究

提出了一种适合于求流过变结构支路短路电流的复合序网法数学模型,将开关设备(如断路器等)用一条变结构支路模拟,应用短路故障复合序网分析法的基本原理,结合现有关于变结构变参数的短路故障分析方法,能够直接计算在开关设备两侧分别发生短路时,通过开关设备的短路电流。以A相作为参考相,分三相相间短路、两相相间短路、两相相间短路接地及单相短路接地等4种情况建立变结构支路短路电流复合序网法的数学模型。该模型物理意义清晰、建模简单,在短路故障计算机分析中应用前景广阔。     

在线检测汽轮发电机转子匝间短路故障方法研究

摘要： 通过对汽轮发电机转子匝间短路故障的机理分析，特别是对其电磁特性分析，确立了匝间短路故障严重程度和有效磁场损失之间的定性对应关系。在考虑磁场饱和的条件下，建立了转子匝间短路故障诊断数学模型，通过计算有效磁场损失导致的发电机电气参数变化，特别是对无功输出的影响，建立在线识别转子匝间短路故障的判据，并采用现场匝间短路故障记录数据加以验证。     

功率开关失效下的电力电子变压器故障特性分析与仿真*

文中介绍了电力电子变压器输入级、隔离级和输出级通常采用的拓扑结构;选取了具有直流故障闭锁功能的钳位双子模块型模块化多电平换流器、双主动桥和三相逆变器作为研究对象,对电力电子变压器输入级、隔离级和输出级换流器在功率开关短路故障和开路故障下的故障特性进行了理论分析;基于PSCAD仿真平台,搭建了10 k V电力电子变压器仿真模型,对所分析的故障类型进行了仿真验证,证明了理论分析的正确性;依据理论分析和仿真结果,对各类故障下的故障特性进行了统计,指出了对电力电子变压器影响较大的故障类型。