定子匝間故障的雙饋風(fēng)力發(fā)電機組的建模與低電壓穿越分析

孫麗玲，房 丹

（華北電力大學(xué) 電氣與電子工程學(xué)院，河北 保定 071003）

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風(fēng)力發(fā)電正隨著人們對能源和環(huán)境問題的關(guān)注而得到快速發(fā)展，相比于太陽能、核能等新能源發(fā)電，風(fēng)力發(fā)電是極具潛力、極具大規(guī)模開發(fā)條件和商業(yè)化前景的發(fā)電方式［1-2］。基于雙饋感應(yīng)發(fā)電機DFIG（Doubly-Fed Induction Generator）的變速恒頻機組，因其所需勵磁變頻器容量較小、調(diào)速范圍寬、有功和無功功率解耦控制、低電壓穿越等電網(wǎng)支撐功能，逐步成為當(dāng)前國際主流的風(fēng)力發(fā)電機組［3-4］。但是雙饋式風(fēng)力發(fā)電機的運行環(huán)境差，運行工況復(fù)雜多變，故其故障機率很高。其中，定子繞組匝間短路SWITSC（Stator Winding Inter-Turn Short Circuit）故障是DFIG常見的一種內(nèi)部故障，常常會導(dǎo)致相間短路或單相接地短路，危害嚴(yán)重［5］。近年來，國內(nèi)外眾多學(xué)者對此展開了深入研究［6-10］，但都更側(cè)重于對故障特征量的確定從而進(jìn)行故障診斷，并未深入涉及DFIG在發(fā)生定子匝間短路故障后的運行狀況分析。文獻(xiàn)［6，8，10］分別將正常和不同故障程度情況下的諧波、矢量軌跡形狀和橢圓環(huán)的寬度、定子負(fù)序電流作為發(fā)生定子匝間短路的故障診斷依據(jù)。文獻(xiàn)［7］利用自適應(yīng)觀測法檢測和診斷定子匝間短路故障。文獻(xiàn)［9］建立了轉(zhuǎn)子或定子發(fā)生匝間短路故障的機械模型，用于測量控制技術(shù)和故障診斷。文獻(xiàn)［11］表明，一臺感應(yīng)電動機發(fā)生SWITSC故障之后，仍能持續(xù)全壓運行幾百個小時。這就意味著，感應(yīng)電機（包括DFIG）是可以帶SWITSC故障“病態(tài)”運行的。DFIG大多位于偏遠(yuǎn)地區(qū)和海面，維護(hù)人員難以對其進(jìn)行及時維護(hù)，這更增加了DFIG發(fā)生SWITSC故障后“病態(tài)”運行的機率。……