[發明專利]雙饋異步風力發電機轉子繞組不平衡故障診斷方法

在審

• 申請號: 201710933843.0
• 申請日: 2017-10-09
• 公開（公告）號: CN107659233A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 馬宏忠;李思源
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02J3/38
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 母秋松,董建林

1.一種雙饋異步風力發電機轉子繞組不平衡故障診斷方法，其特征在于：包括步驟如下：

步驟1：在軟件PSCAD的仿真環境中，分別對雙饋異步發電機、轉子側變換器、網側變換器以及控制模塊進行建模；擬設置A相為故障研究相，基于PSCAD/EMTDC電力系統仿真軟件在轉子繞組的A相串接阻抗來模擬轉子繞組不平衡故障；

步驟2：將在步驟1軟件中模擬得到正常情況下及故障情況下的定子側電流矢量、電壓矢量，將正常情況下及故障情況下定子側功率計算公式導入雙饋異步發電機仿真模型中，得到正常情況下及故障情況下定子側的瞬時功率；分別對正常情況下及故障情況下定子側的瞬時功率進行濾除直流分量處理后，進行FFT變換；尋找轉子繞組發生不平衡故障時定子瞬時功率中的諧波分量，提取諧波分量故障前后幅值變化最明顯的故障特征頻率，作為定子側瞬時功率診斷轉子繞組診斷不平衡故障的故障特征量；分別對正常情況下及故障情況下轉子電流濾除直流分量處理后，進行FFT變換；尋找轉子繞組發生不平衡故障時轉子電流中的諧波分量，提取諧波分量故障前后幅值變化最明顯的故障特征頻率，作為轉子電流診斷轉子繞組診斷不平衡故障的故障特征量；該故障特征頻率為3sf₁；

步驟3：在仿真平臺設置不同轉差率，在同一轉差率情況下，依據仿真頻譜圖分析轉子電流和定子瞬時功率對應故障特征頻率幅值的變化大小，逐漸加重轉子繞組不平衡度，記錄轉子電流和定子瞬時功率對應故障特征頻率幅值的定量變化率，定量變化率越高，靈敏度越高，最后，隨著不平衡度的加深，比較定子瞬時功率的故障特征頻率的幅值變化與轉子電流的故障特征頻率的幅值變化，將兩者間變化更大的故障特征量作為雙饋異步風力發電機轉子繞組不平衡故障診斷更有效的故障特征量。

2.根據權利要求1所述的雙饋異步風力發電機轉子繞組不平衡故障診斷方法，其特征在于：所述步驟1包括：

步驟1.1：轉子側變換器和網側變換器由2個背靠背的電壓型PWM變換器構成，轉子側變換器采用SVPWM矢量控制的控制策略；網側變換器采用電網電壓定向的矢量控制策略，經過坐標變換輸出給定電壓值與三角波發生器輸出比較得到網側變換器IGBT的控制信號；

步驟1.2：采用繞線式異步電機接背靠背變頻器的方式模擬仿真雙饋異步風力發電機模型；在異步電機動力輸入端口接一個風速的模擬單元模擬風速的變化；將雙饋異步電機輸出經過變壓器接入無窮大電網系統中實現并網運行的模擬；考慮與實驗的一致性，基于PSCAD軟件仿真在電機定子繞組A相連接阻抗作為故障相來模擬電機轉子繞組的三相不對稱故障。