不平衡电压下基于负序电流法的双馈感应发电机定子绕组匝间短路故障仿真研究

定子负序电流是电压平衡情况下双馈感应发电机定子绕组匝间短路故障特征量之一,但实际中三相电压不可能完全对称,由不对称电压产生的负序电流会影响负序电流的大小。鉴于此,如不考虑电压不平衡的影响单纯从负序电流大小判别故障容易误判。当定子发生绕组匝间短路故障时,总的负序电流由不对称电压产生的负序电流分量及定子绕组匝间短路引起的负序电流分量构成。运用多回路理论建立数学仿真模型仿真电压平衡及电压不平衡情况下发生定子绕组匝间短路几种情况,得到电压和电流的基波分量,运用负序阻抗法排除由电压不平衡产生负序电流的影响,得到仅由故障引起的负序电流。仿真结果表明,故障引起的负序电流小于总的负序电流。     

利用微粒群算法提取的正负序相量检测感应电机定子故障

针对感应电机电流中转子断条故障特征分量、谐波和噪声影响定子故障诊断结果的问题,提出一种利用骨干微粒群优化(BBPSO)算法提取基波正、负序相量的故障检测方法。该方法利用BBPSO算法提取出三相定子电流的基波幅值和相位,进而直接计算出总的负序电流。由于在实际电机中,供电电压不平衡、电机先天不平衡和负载的变化等都会影响负序电流的大小,因此通过等效负序阻抗和支持向量机来消除这些非故障因素的影响,从而得到仅与定子故障相对应的残余负序电流,实现感应电机的定子故障诊断。实际电机实验结果表明,采用所提方法提取的残余负序电流能够更加可靠地诊断感应电机定子故障。     

海上双馈感应发电机定子绕组匝间短路容错技术可行性分析

受海洋恶劣环境影响,海上双馈感应发电机(DFIG)定子绕组匝间短路故障频发,伴随海上可及性差引起的故障维修困难、停运损失巨大,使得容错技术需求日趋迫切。文中根据DFIG定子绕组匝间短路故障特点,构建精确通用的定子绕组匝间短路模型。针对故障后定子电流负序分量幅值增大而严重影响DFIG正常运行的问题,分离各序分量并提取定子负序电流,通过在转子侧输入相应的谐波电压来抵消定子侧负序电流,构建负序电流控制器以抑制故障后定子相电流的负序分量。仿真与实验结果验证了该方法可以有效降低DFIG定子绕组匝间短路故障后的定子负序电流幅值与输出功率脉动。     

派克矢量旋转变换在感应电机定子故障诊断中的应用

负序电流是感应电机定子故障的主要故障特征量之一,但是在实际电机中,供电电压不平衡,电机制造和装配误差造成的先天不平衡、负载的大小变化等都会影响负序电流的大小,因此不考虑这些因素的影响而单纯从负序电流的大小来诊断定子故障及故障的严重程度容易出现误判。当定子故障发生时,总的负序电流是由负序电压产生的负序电流分量、电机先天不平衡产生的负序电流分量以及定子绕组故障引起的负序电流分量的相量和构成的。该文通过派克矢量的旋转变换,可以在大量谐波和噪声存在的情况下,求得电流和电压的基波正序和负序相量,并通过负序阻抗和径向基函数神经网络排除负序电流中其他非故障因素的影响,得到负序电流中与定子故障相对应的分量,并以此为依据进行故障诊断。实验结果表明,该方法是一种可行、有效的方法。     

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...     

匝间短路故障对永磁同步电机定子侧电流影响分析

定子绕组的匝间短路故障是永磁同步电机最为常见的故障之一,故障发生时被短路部分绕组中将会产生较大的电流,这将对电机的安全运行造成巨大威胁。为实现匝间短路的故障诊断,将分析匝间短路故障对电机定子侧电流的影响。通过有限元仿真和试验测试获取不同匝间短路严重程度下的定子侧电流,从电流不平衡度、负序电流和小波能量谱三个角度分析匝间短路故障对电机定子侧电流的影响。分析结果表明,当短路匝数增加、故障点接触电阻减小时,电流不平衡度、负序电流和小波能量谱中的D1频段能量变化率都将增大。因此,这三个指标的增加可以作为匝间短路故障的判断依据。     

异步电机负序分量融合方法及其在定子匝间短路故障诊断中的应用

为了有效检测交流电机定子绕组匝间短路故障,应用多源信息融合理论将交流电机定子电压、电流负序分量通过李萨如方法进行融合,形成负序李萨如图形,提取并建立图形特征值与多个故障特征量之间的数学关系。通过基于模型的仿真分析及故障电机试验,对负序李萨如图形中可以反映故障的特征值的变化规律进行研究。在此基础之上,论证了负序李萨如图形倾角作为故障特征分量进行电机定子绕组匝间短路故障诊断的鲁棒性及准确性,从而形成图形化识别的故障诊断方法,为电机及其拖动系统的故障诊断提供新的思路和方法。     

不平衡电压下双馈异步发电机定子绕组匝间短路故障的稳态仿真分析

电压对称情况下双馈风机发生定子绕组匝间短路故障时,可由电机定子三相电流产生的负序电流检测匝间短路故障,但当电压不平衡时,同样也会产生负序电流。基于此,建立了电压不平衡情况下双馈异步发电机定子绕组发生匝间短路时多回路仿真模型,通过仅设置电压不平衡、匝间短路、电压不平衡情况下发生匝间短路的三种情况,得到仿真结果中定、转子三相电流波形及转子电流谐波分析图,对比分析三种情况下波形图及频谱图。仿真结果得出:电压不平衡和匝间短路两种情况下会产生某些相同的特征频率;当电压不平衡且发生匝间短路时,可通过监测这些相同频率之外的其他匝间短路特征频率判别匝间短路故障,但这些频率含量特别小,极易由电机本身不对称等因素造成误判,因此,可通过观察定子三相电流的波形变化定性判别电压不平衡情况下发生的匝间短路故障。     

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。     

异步电机定子绕组匝间短路故障诊断研究

将负序电流作为异步电机定子绕组匝间短路的故障特征量,在提取时易受谐波、噪声等因素的影响,而频谱分析也较为复杂,故障诊断的可靠性和高效性难以兼顾。为可靠高效地诊断异步电机定子绕组匝间短路,在多次派克变换的基础上,提出故障特征量I~z_(pg)以反映故障。首先根据故障后的电机磁场推导出故障后定子中存在的电流频次;然后得到非理想工况下,利用多次派克变换提取故障特征量I~z_(pg)的表达式;最后建立故障后异步电机的多回路数学模型,对理想工况和非理想工况下定子不同严重程度的匝间短路进行仿真。分析结果表明,I~z_(pg)和故障严重程度正相关且对电压源不平衡这类非理想工况呈现鲁棒性,用I~z_(pg)诊断异步电机定子匝间短路具有高灵敏性与高可靠性。     

共振解调与小波降噪在电机故障诊断中的应用

针对异步电机形成复合故障时电流频谱存在的故障频率成分难以准确分离的问题,结合小波降噪算法与共振解调技术,提出一种异步电机复合故障分离方法.依托小波优良的时频局部化特性,有效地区分信号中的突变部分和噪声,实现信号的降噪;利用软件方法实现共振解调,构造带通滤波器提取共振信息.利用Hilbert变换进行解调分析得到包含故障特征信息的低频包络信号,经过低通滤波、频谱分析后实现异步电机耦合故障分离和故障特征提取.实验结果表明,该方法使复合故障情况下的异步电机电流信号的故障特征频率更容易识别和分离.     

异步电机断条故障诊断的细化包络方法

针对异步电机断条故障时电流细化频谱存在的故障频率成分较弱和幅值不对称问题,结合实调制细化算法与Hilbert变换算法,提出了一种新的细化包络算法。实调制细化算法基于移频调制原理实现了正负频段频谱的对称搬移,保证了细化谱与原始谱的一致,减少了计算量;经Hil-bert变换得到细化谱的包络谱,可以排除电网频率成分影响,提高包络谱的分辨率。仿真和实验结果表明,该方法使电机电流信号的故障特征频率更容易识别,克服了常规细化谱在电机断条故障诊断应用中的不足。     

永磁同步电机不对称运行负序分量特性分析

定子故障、转子故障以及其它原因均有可能引起永磁同步电机定子不对称运行,以往文献更多关注于常规电机某种故障下的负序电流分量,并未对负序分量进行全面的分析。以电动汽车驱动用永磁同步电机作为研究对象,建立了其仿真模型和实验平台,对定子绕组三相不平衡故障引起的不对称运行状态下的负序电流和负序阻抗进行了较为深入的研究。实验和仿真分析结果表明,随着故障不平衡度的增加,非故障相之间的夹角越来越偏离120°;故障状态下的负序电流远大于正常运行时的负序电流;故障状态下的负序阻抗远小于正常运行时的负序阻抗,且具有一定的鲁棒性。这些结论的获得为基于负序分量的永磁同步电机故障下的诊断提供了研究基础。     

采用Park变换感应电机转子复合故障检测

针对感应电机转子断条与偏心故障特征受定子电流基波信号的影响而难以提取的难点,提出了一种基于旋转Park变换滤波的感应电机转子复合故障检测方法.该方法利用电压与电流基波频率相等,通过旋转Park变换,将电流Park矢量的基波正序分量完全滤除而不影响其它的谐波分量,从而使转子断条和偏心故障特征更清晰地显示出来,然后对旋转Park变换滤波后的电流Park矢量的频谱进行分析,可以准确检测到电机转子复合故障时的故障特征.解决了电流频谱分析方法转子故障特征频率分量容易被基波湮没而难以突出故障特征的问题.实验结果表明,应用该方法可有效的对电机转子复合故障进行实时检测.     

双馈风电机组在不对称电网故障下的稳定性控制研究

为避免电网电压不对称跌落导致双馈风电机组(DFIG)脱网运行,分析了电网不对称故障时双馈风力发电机组直流母线电压波动机理,直流侧过电压这一现象主要由定子侧直流分量和电网电压负序分量引起.通过参考系坐标变换导出在正负序坐标系中双馈感应发电机的电压和电流方程,建立了正、负序坐标系下DFIG数学模型,利用机、网变流器协调控制...     

短时数据下利用双HTLS参数估计的异步电机转子断条故障诊断

传统基于傅里叶分析的算法,其频谱分辨率受限于数据长度,对此,提出一种在短时数据下利用双HTLS算法进行异步电机转子断条故障诊断的方法。利用HTLS算法中的Hankel矩阵左奇异子矩阵的平移不变性质,准确估算出基波幅值、频率、相位参数;然后利用基波参数构造基波表达式,将其从定子电流原始信号中剔除,从而得到残余电流;对残余电流再次进行HTLS参数估计,辨识出故障成分的参数,并有效抑制噪声的影响。对不同数量的转子断条故障进行实验验证,结果表明双HTLS算法具有高鲁棒性的优点,且适用于噪声背景及短时数据下的转子断条故障检测。     

基于小波变换的改进LMS算法在异步电动机轴承故障诊断中应用

基于电机定子电流信号分析方法的异步电动机轴承故障检测中,计及实际电动机供电电压谐波和三相电压不平衡等外部因素的情况下,如何实现轴承故障的可靠检测一直是电动机故障检测领域的难题.对传统的定子电流频谱分析方法进行了深入研究,讨论了传统最小均方算法(LMS)自适应滤渡方法在信号处理中的不足.在此基础上,提出了将小渡分析、连续细化傅里叶变换和改进LMS自适应滤波方法有机结合的异步电动机轴承故障检测新方法.该方法能够正确判断轴承故障特征频率分量,从而提高异步电动机轴承故障诊断效果,实现轴承故障的可靠检测.实验结果表明了该方法的有效性.     

基于双PQ变换的感应电机转子故障诊断

提出了基于双PQ变换的感应电机转子故障诊断新方法。该方法以三相基波正序电压及其希尔伯特变换构造PQ变换矩阵,用其对定子三相电流进行变换,得到电机有功功率P及无功功率Q。由于正常电机P、Q均恒定,在PQ坐标系下对应1个点;故障电机则由于P、Q中附加频率为2sfs(s为转差率,fs为电网频率)的波动分量而对应于1个椭圆。通过比较电机正常及转子断条故障运行时的P、Q在PQ坐标系下对应的模式,可以实现转子断条故障的可靠检测。选择转子断条电机在PQ坐标系下对应椭圆的长轴为故障特征,椭圆中心与空载运行点之间的距离为归一化基准值,得到了1个近似独立于电机惯量及负载等级的故障严重因子。实验结果证明了该方法的有效性。