双馈异步电机转子匝间短路的建模与稳态分析*

李俊卿，王志兴

(华北电力大学 电气与电子工程学院，河北 保定071003)

摘要：理论上分析了发生转子匝间短路，定子侧电流所含的谐波成分。基于MATLAB/Simulink中的S函数，以多回路理论为基础建立了双馈电机的数学模型，对双馈异步电机正常情况和转子发生匝间短路这两种情况下进行了仿真。分析了电力电子器件对转子侧电流谐波的影响，对定子侧线电流进行了傅里叶分析。通过傅里叶分析可以得到判别转子匝间短路的依据，由仿真试验数据分析可以得到与理论分析相一致的结果，说明了基于S函数的多回路模型的仿真试验是可行的。

关键词：双馈异步电机； 匝间短路； 多回路； S函数

基金项目：* 河北省自然科学基金资助项目(2014502015)

通讯作者：王志兴

中图分类号：TM 346+.2文献标志码： A

收稿日期：2015-04-02

Model and Steady-State Analysis of Rotor Inter-Turn

Short-Circuit Fault in DFIG

LIJunqing,WANGZhixing

(School of Electrical and Electronic Engineering, North China Electric

Power University, Baoding 071003, China)

Abstract：The analysis of the current harmonic components of the stator side contained under rotor winding inter-turn short-circuit was done. The multi-loop math model was built for rotor winding of DFIG under normal and inter-turn short-circuit fault conditions. The simulation was carried out,using S-Function in Simulink,and deeply analysis for the results by FFT analysis was done,the influence of power electronic devices was also considered.Base on the analysis the rotor winding inter-turn short-circuit could be easily found.The simulation result accorded with the theoretical analysis,it showed the simulation base on S-Function was reliable.

Key words： doubly fed induction generator(DFIG)； inter-turn short-circuit； multi-loop； system function

0引言

双馈式风力发电机由于其良好的性能，已广泛应用于风力发电中。双馈异步电机故障大致分为三类： 匝间短路故障、轴承故障及气隙偏心故障[1]，双馈异步电机的转子匝间短路是电机的常见故障之一，如果长期运行可能会造成绝缘损坏，从而引发更加严重的故障，轻则停机停产，重则威胁电力系统的安全运行。如果在故障发生的早期能及时发现，合理安排检修以及事后的维修工作，可以有效地防止潜在危害的发生，所以研究转子匝间短路具有重要意义。

研究转子匝间短路首先就要建立其相应的数学模型，并且进行相关的仿真试验，通过对试验结果的分析找出转子匝间短路的判据。……