大功率电力机车异步牵引电机的典型故障研究

引用本文

张世聪. 大功率电力机车异步牵引电机的典型故障研究[J]. 北京交通大学学报, 2018,42(2): 122-128.
ZHANG Shicong. Research on typical faults of asynchronous traction motor for high power electric locomotive[J]. JOURNAL OF BEIJING JIAOTONG UNIVERSITY, 2018,42(2): 122-128.
Doi:10.11860/j.issn.1673-0291.2018.02.017 复制到剪切板

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大功率电力机车异步牵引电机的典型故障研究

张世聪

中国铁道科学研究院研究生部,北京 100081

第一作者:张世聪(1985—),男,吉林长春人,博士生.研究方向为载运工具运用工程.email:wizardzsc@126.com.

收稿日期: 2018-01-02

基金: 中国铁路总公司科技研究开发计划课题(2016J002-A); 中国铁道科学研究院科技项目(2015YJ121)

摘要

通过分析相电流信号,对大功率电力机车异步牵引电机的两种典型故障——转子断条故障和定子绕组匝间短路故障进行故障诊断,建立电机故障情况下的有限元模型并进行仿真.结果表明,电机故障引起了三相电流不对称,基于故障后的三相电流,利用频谱分析法和对称分量法进行后处理运算,可以提取到明显的故障特征,能够有效的诊断转子断条故障和定子绕组匝间短路故障.实验所得结果与仿真及理论分析吻合,证明了故障模型的正确性,也验证了基于相电流信号的故障诊断方法的有效性.

关键词: 大功率电力机车; 异步牵引电机; 故障诊断; 转子断条; 匝间短路

中图分类号:TM307.1;U269.6 文献标志码:A 文章编号:1673-0291(2018)02-0122-07

Research on typical faults of asynchronous traction motor for high power electric locomotive

ZHANG Shicong

Graduate Department, China Academy of Railway Sciences, Beijing 100081, China

Fund:Science and Technology Research and Development Program of China Railway Corporation(2016J002-A); Science and Technology Project of China Academy of Railway Sciences(2015YJ121)

Abstract

Based on the study of phase current signal, two typical faults of high-power electric locomotive of asynchronous traction motor, including the fault of broken rotor bar and inter-turn short circuit of stator winding, are diagnosed, and the finite element model built under the condition of motor fault is simulated. The results show that the asymmetry of the three-phase current is caused by the motor fault. The three-phase current under fault condition is post-processed through the spectrum analysis method and the symmetrical component method, thus extracting fault features in order to diagnose the fault of broken rotor bar and inter-turn short circuit of stator winding effectively. The results from test are consistent with the simulation and theoretical analysis, which proves the correctness of the fault model and also verifies the effectiveness of the fault diagnosis method based on phase current signals.

Keyword: high power electric locomotive; asynchronous traction motor; fault diagnosis; broken rotor bar; inter-turn short circuit

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牵引电机是电力机车的关键部件之一, 牵引电机由于悬挂在转向架上, 故常常处于伴有灰尘、环境温度剧烈变化的环境中, 而且负载经常频繁的发生变化, 导致运行工况不断改变.由于恶劣的工作环境及特殊的结构, 往往导致牵引传动系统故障, 直接影响到整列车的行车安全, 一旦发生不可预知的故障将可能造成重大的人员伤亡事故, 产生巨大的经济损失和社会影响, 因此其故障诊断成为国内外的研究热点.

牵引电机主要的故障类型包括:转子断条故障、定子绕组匝间短路故障、气隙偏心故障、端环断裂和轴承故障等.其中, 转子断条故障和定子绕组匝间短路故障作为两种常见故障, 故障发生率分别高达10%和36%^{[1, 2]}.这两种故障会引起电机的气隙磁场不平衡, 产生的脉动转矩会引起电磁振动和噪声.另外, 定子绕组匝间短路故障还会造成绕组的局部过热, 若无法及时检测, 会导致定子进一步的故障扩散, 造成更加严重的危害.因此, 国内外针对两种故障的诊断方法展开了研究工作.对于转子断条故障, 目前有自适应滤波法、希尔伯特变换法、Park矢量法及小波分析法等^{[3, 4, 5, 6]}.上述诊断方法的算法均相对复杂, 计算量较大.而针对定子绕组匝间短路故障, 主要有电流频谱分析法、电流负序分量法、负序阻抗法及瞬时功率分解法等^{[7, 8, 9]}.综合考虑故障检测精度和算法复杂程度, 本文作者采用算法简单的相电流频谱分析方法进行转子断条故障的诊断; 使用电流负序分量法来实现对定子绕组匝间短路的故障诊断.通过搭建异步牵引电机的有限元故障模型, 对异步牵引电机在转子断条故障和定子绕组匝间短路故障后的定子三相电流波形进行仿真, 分析其故障特征并进行实验验证, 实现了异步牵引电机的故障诊断.

1 故障诊断方法

1.1 转子断条故障诊断方法

笼型异步电机在正常运行情况下, 其转子导条呈均匀对称分布, 当给定子绕组外加三相对称电压时, 定转子建立起圆形旋转磁动势, 在定子绕组中产生三相对称电流.当发生断条故障后, 则转子导条不再对称, 定转子生成椭圆形的磁动势, 在定子绕组中产生谐波电流.为具体分析故障后产生的谐波电流, 以一台 $p$ 对极笼型异步电机为例, 当外加频率为 $f_{1}$ 供电电源时, 定子绕组产生的磁动势的基波可以表示为^[10]

$\begin{array}{l} F_{1} = K_{1} N_{1} I_{1} \sin [(ω - p ω_{r}) t - pφ] (1) \\ φ = θ - ω_{r} t (2) \end{array}$

式中: $K_{1}$ 为与电机极数、定子绕组系数相关的常数; $N_{1}$ 为定子绕组每相匝数; $I_{1}$ 为定子电流; $ω$ 为电源角频率; $ω_{r}$ 为转子旋转的角速度; $φ$ 为转子绕组的相位角; $θ$ 为初始相角.在定子绕组磁动势的作用下, 转子绕组中会产生感应电动势和转子电流, 进而建立起一个与定子磁动势相平衡的转子磁动势, 其基波可以表示为

$F_{2} = K_{2} N_{2} I_{2} \sin [(ω - p ω_{r}) t - pφ] (3)$

式中: $K_{2}$ 为与电机极数、转子绕组系数相关的常数; $N_{2}$ 为转子绕组匝数; $I_{2}$ 为转子电流.

当发生转子断条故障时, 假设有1根转子导条断开, 则转子电流产生的磁动势被 $\sin 2 φ$ 所调制, 转子绕组磁动势的基波可以表示为

$F_{2} = K_{2} N_{2} I_{2} \sin [(ω - p ω_{r}) t - pφ] \sin 2 φ (4)$

另外, 异步电机转差率表示为

$s = (ω - ω_{r}) / ω (5)$

根据式(2)、式(4)和式(5), 且定子、转子磁动势相互平衡, 则反映到定子侧磁动势的基波可以表示为

$\begin{array}{l} F_{1} = F_{2} = \frac{K_{2} N_{2} I_{2}}{2} {\cos [(3 - 2 s) ωt - \\ (p + 2) θ] - \cos [(1 - 2 s) ωt - (2 - p) θ]} (6) \end{array}$

式(6)中第1项将在三相定子绕组中产生零序电动势, 对定子绕组电流不产生影响.第2项磁动势分量中含有一个角频率为 $(1 - 2 s) ω$ 的分量, 将在定子绕组中产生对应的电流谐波分量, 可知该电流谐波的频率为 $(1 - 2 s) f, f 为电源频率$ .由于此分量对电源频率的调制作用, 导致定子电流出现脉动, 电机的转矩也随之产生一个2倍转差频率的脉动, 其会在定子绕组中感应出一个 $(1 + 2 s) f$ 频率的谐波电流.因此, 通过对定子绕组的三相电流进行频谱分析, 根据频率为 $(1 \pm 2 s) f$ 的电流谐波分量来判断电机是否发生转子断条故障.

1.2 定子绕组匝间短路故障诊断方法

与转子断条故障类似, 当发生定子绕组匝间短路故障后, 电机的三相绕组不再对称, 产生椭圆形气隙磁动势.若通过对称分量法将椭圆形磁动势分解为正序分量和负序分量, 两者将分别在定子绕组中产生正序电流和负序电流^[11].定子绕组匝间短路故障后的三相电流可以表示为

$\{\begin{array}{l} i'_{a} = \sqrt[]{2} I^{+} \cos (ωt - φ^{+}) + \sqrt[]{2} I^{-} \cos (ωt - φ^{-}) \\ i'_{b} = \sqrt[]{2} I^{+} \cos (ωt - φ^{+} - 2 π / 3) + \\ \sqrt[]{2} I^{-} \cos (ωt - φ^{-} + 2 π / 3) \\ i'_{c} = \sqrt[]{2} I^{+} \cos (ωt - φ^{+} + 2 π / 3) + \\ \sqrt[]{2} I^{-} \cos (ωt - φ^{-} - 2 π / 3) \end{array} (7)$

式中: $i'_{a}$ 、 $i'_{b}$ 和 $i'_{c}$ 分别为定子绕组匝间短路故障时的三相电流; $I^{+}$ 和 $I^{-}$ 分别为正序和负序电流的幅值; $φ^{+}$ 和 $φ^{-}$ 分别为正序和负序电流的初始相位角.将三相电流经Clarke变换和Park变换到dq坐标系下, 可得到d、q两轴电流为^[12]

$\{\begin{array}{l} i_{d} = {\bar{i}}_{d} + {\tilde{i}}_{d} \\ i_{q} = {\bar{i}}_{q} + {\tilde{i}}_{q} \end{array} (8)$

式中: ${\bar{i}}_{d}$ 、 ${\bar{i}}_{q}$ 是三相电流正序分量变换到dq坐标系下得到的直流分量; ${\tilde{i}}_{d}$ 、 ${\tilde{i}}_{q}$ 是三相电流负序分量变换到dq坐标系下得到的交流分量, 且该交流分量为2次谐波分量.

电机在正常运行情况下, 三相电流只存在正序分量, 经坐标变换至dq坐标系下转变为直流分量, 而定子绕组匝间短路故障导致三相电流产生了负序分量, 此分量经过坐标变换至dq坐标系下可以得到2次负序谐波分量.因此, 通过求解定子电流的2次谐波分量, 便可得到其负序电流分量, 可用以诊断电机定子绕组是否发生匝间短路故障.

2 牵引电机故障模型及仿真分析

2.1 牵引电机故障模型

通过Maxwell软件仿照HXD1牵引电机建立二维有限元模型, 见图1.在上述电机模型的基础上, 建立了转子断条故障和定子绕组匝间短路故障两种故障模型, 研究了两种故障对三相电流的影响.本文所采用的电机为应用于大功率电力机车牵引系统的笼型异步电机, 其主要参数如表1所示.

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	图1 电机二维有限元模型Fig.1 Two-dimensional finite element model of the asynchronous motor

表1 笼型异步电机主要参数 Tab.1 Key parameters of the cage asynchronous motor

2.2 转子断条故障

模拟笼型异步电机的转子断条故障, 仿真得到三相定子电流波形, 如图2所示.

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	图2 笼型异步电机转子断条故障的相电流波形Fig.2 Phase currents of cage asynchronous motor with broken rotor bar faults

从三相电流波形可以看出, 当异步电机发生转子断条故障后, 三相定子电流不再对称, 其中存在明显的谐波分量, 而且随着转子断条数量的增加, 谐波分量的幅值也在增大.根据转子断条故障后的电流波形, 通过快速傅里叶变换(FFT)分析可以得到相电流的频谱图, 如图3所示.

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	图3 正常运行及转子断条故障后相电流频谱Fig.3 Frequency spectrogram of phase current under normal and broken rotor bar fault condition

从图2及图3可以看出, 在电机正常运行时, 三相电流对称, 随着转子断条故障的增加, 三相电流开始出现畸变, 且随着故障程度的加剧, 不对称度越来越明显.通过FFT进行频域分析, 只有电机在发生转子断条故障后, 在定子电流中产生故障特征频率为 $(1 \pm 2 s) f$ 的边频分量, 并且随着断条数量的增加, 边频分量的幅值逐渐增加.因此, 通过检测边频分量, 便可实现对转子断条的故障诊断.

2.3 定子绕组匝间短路故障

异步电机发生定子绕组匝间短路故障后, 会在短路匝产生短路电流, 但由于此短路电流对相电流影响较小, 且本文采用基于相电流的故障诊断方法, 在建立故障模型时可忽略短路电流的影响.因此, 可以通过减少定子绕组相应的匝数来模拟匝间短路故障, 据此完成简化故障模型的搭建, 仿真得到不同匝间短路故障的定子三相电流波形, 如图4所示.

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	图4 定子绕组匝间短路故障相电流波形Fig.4 Phase currents under the fault of inter-turn short circuit of stator winding

从图4中可以看出, 由于匝间短路会使短路故障所在相的阻抗减小, 导致该相电流增大, 且随着短路匝数增多, 短路相的相电流也随之增大.

通过dq解耦的方法, 分别提取电机正常运行和定子绕组匝间短路故障后三相电流的负序电流分量, 如图5所示.

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	图5 定子绕组匝间短路故障后负序电流波形Fig.5 Negative sequence currents under the fault of inter-turn short circuit of stator winding

由图5可知, 电机正常运行时的负序电流分量几乎为零, 而当电机发生定子绕组匝间短路故障后, 三相电流产生了较大的负序电流分量.对于单相绕组的匝间短路故障, 随着短路匝数的增多, 负序电流分量成比例增大.因此, 通过计算求解三相电流的负序电流分量, 可有效判断电机是否发生定子绕组匝间短路故障.

3 实验验证

为验证系统方案及软件算法, 搭建小型三相异步电动机实验台进行实验.根据系统方案设计, 需要采集电机的定子电流, 因为实验条件有限, 故采用AC220 V输入, 通过Boost整流电路转换为600 V高压, 再通过全桥逆变转换为AC380 V, 频率50 Hz的电压, 对电机进行供电, 电机的实际转速采用转速计获取, 实验装置见图6.

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	图6 三相异步电机实验台Fig.6 Test lanch for three phase asynchronous motor

实验采用的三相异步电机型号为Y160M-4, 其额定电压为380 V, 额定功率为11 kW, 额定转速为1 440 r/min, 极对数为4, 负载为磁粉制动器.将实验电机的转子从电机上拆卸下来, 人为制造转子断条故障, 如图7所示.对上述故障的三相电流数据进行采集及分析, 结果如图8所示.

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	图7 异步电机转子断条故障Fig.7 Asynchronous motor with broken rotor bar faults

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	图8 实验时正常运行及转子断条故障后相电流频谱Fig.8 Current frequency spectrogram of phase current under normal and broken rotor bar fault condition

结果表明, 电机发生转子断条故障时, 定子电流频谱图中可在 $(1 \pm 2 s) f$ 处观察到明显的峰值, 且与仿真计算出来的特征频率较相近(见图3), 较好地验证了转子断条故障模型的有效性和可行性.

人为制造定子绕组匝间短路故障, 见图9.实验结果如图10所示, 当电机发生定子绕组短路时, 匝间短路故障引起定子电流变化, 且随故障程度增加, 负序电流故障特征分量越为明显, 从而验证了定子绕组匝间短路故障模型的有效性和可行性.

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	图9 异步电机定子绕组匝间短路Fig.9 Inter-turn short circuit of stator winding

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	图10 实验时定子绕组匝间短路故障后负序电流波形Fig.10 Negative sequence currents under the fault of inter-turn short circuit of stator winding

4 结论

本文以异步牵引电机为研究对象, 深入研究了其在转子断条故障和定子匝间短路故障时的数学模型并提出故障检测方法。在Maxwell仿真平台上搭建了电机有限元模型, 仿真故障时的三相定子电流, 同时在仿实物实验台上测试并验证, 得出如下结论:

1)对异步牵引电机有限元故障模型的仿真结果表明, 三相定子电流的改变可以有效反映转子断条及定子匝间短路的故障特征.

2)转子断条故障会直接引起定子电流变化, 故障定子绕组中会产生频率为(1± 2s) $f$ 的电流谐波, 随着断条数量增多, 电流谐波幅值增大.通过对相电流进行频谱分析可以有效地诊断转子断条故障; 根据谐波幅值的大小, 可对牵引电机故障程度进行判定.

3)匝间短路故障会直接引起定子电流变化, 且随单相短路匝数增多, 三相电流的负序分量会逐渐增加, 通过提取定子电流负序分量可实现对定子绕组匝间短路的故障诊断.

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献

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When the induction motor fails, the fault signals are generally weak and in low frequency. If the fault couples into a composite one,nonlinear coupling between the signals will make spectrum more complicated. For above-mentioned problem, a new method is proposed, which combines the spectral kurtosis and Hilbert envelope demodulation. Firstly, Hilbert transformation is applied to obtain fault features including low-frequency envelope signal. It can highlight and separate the fault frequency components. Secondly, band pass filter whose parameters is determined by the principle of maximizing kurtosis is used to deal with the noise in signal. And then fault frequency components can be found by squared envelope spectrum. The paper also analyzes the influences of different faults vary with the changes of the load. Experimental and actual results show that this method is adaptive and efficient in single and composite faults in the cases of various noise levels and different loads.

异步电机故障时,故障信号往往是低频信号且故障不明显;若形成复合故障,故障信号之间非线性耦合,导致频谱非常复杂。针对上述问题,本文提出了以时频分析的谱峭度法为基础,结合Hilbert包络解调的新方法。Hilbert包络解调,得到包含故障的特征信息的低频包络信号,突出和分离了故障特征信息;时频分析的谱峭度法根据峭度最大化原则自动确定带通滤波器参数,对含噪信号进行滤波;最后通过频谱分析可以对故障的特征频率快速有效的识别。本文还分析了负载的变化对不同类型的电机故障的影响。通过实验和实际的工程信号验证了在不同的噪声强度、不同负载的情况下,该法对于单一故障或是复合故障均有效。

... 其中,转子断条故障和定子绕组匝间短路故障作为两种常见故障,故障发生率分别高达10%和36%^[1,2] ...

2012

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WANG

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定子绕组匝间短路故障是异步电机最常见的故障之一，该故障由作用在定子绕组上的综合应力共同作用产生，如热应力、电应力、机械应力和环境应力等。匝间短路故障产生的大电流和过热将导致更为严重的相间、匝间或对地故障，对绕组和铁芯将产生灾难性的损害。因此，快速而准确地诊断电机定子绕组匝间短路故障十分重要。本文主要目的是研究定子绕组匝间短路的诊断方法，主要内容如下：根据电机的电磁原理，从正常电机的模型出发，通过坐标变换，推导出含定子绕组匝间故障的异步电机模型，通过状态变量表示其动态方程并进行数值仿真。提出基于改进故障模型...

... 其中,转子断条故障和定子绕组匝间短路故障作为两种常见故障,故障发生率分别高达10%和36%^[1,2] ...

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针对笼型异步电动机发生转子断条故障时,用于判定故障类型及其严重程度的定子电流信号中的边频信号容易被主频信号所淹没的问题,研究了一种基于Hilbert变换和支持向量机理论的笼型异步电动机断条故障诊断方法。首先进行了详细的理论推导,为该方法在断条故障诊断中的应用奠定了基础。然后设计并完成了一系列断条故障试验,取得了真实有效的故障数据。最后,将该方法应用于试验数据的分析与处理,结果表明Hilbert变换能有效提取到断条故障时定子电流信号中的故障特征量,而采用这些特征量训练得到的支持向量机分类模型则能在故障样本有限的前提下实现最优分类,将二者结合起来用于断条故障诊断的准确率高达98%。

... 对于转子断条故障,目前有自适应滤波法、希尔伯特变换法、Park矢量法及小波分析法等^[3,4,5,6] ...

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The stator current is transformed in rotor-reference-frame by Park transformation. It is a circle in normal situation,while it becomes a distorted circle in fault situation. A new method to detect rotor cage fault of induction motor is put forward according to this,and the distortion rate related to fault severity is defined. Both simulation and experimental result demonstrate the effectiveness of this method. The relationship between the number of contiguous broken rotor bar and distortion rate is also given. The project is supported by Natural Science Foundation of Guangdong(990579).

通过Park变换方法，利用感应电动机定子电流在dq坐标系中是一个“畸变圈”还是一个圈，来判断鼠笼转子有无故障，提出了一种感应电动机转子故障检测的新方法，并定义了与故障严重程度相关的“畸变圆”的畸变率。用数字仿真和实测结果验证了该方法的有效性，并给出了导条断裂根数和畸变率之间的关系式，以判断感应电动机鼠笼转子故障的严重程度。

... 对于转子断条故障,目前有自适应滤波法、希尔伯特变换法、Park矢量法及小波分析法等^[3,4,5,6] ...

2005

0.0

牛发亮, 黄进, 杨家强. 基于电磁转矩小波变换的感应电机转子断条故障诊断[J]. 中国电机工程学报, 2005, 25(24): 122-127.

NIU

Faliang

, HUANG

Jin

, YANG

Jiaqiang

. Broken rotor bars fault diagnosis of induction machines based on wavelet transformation of electromagnetic torque[J]. Proceedings of the CSEE, 2005, 25(24): 122-127. (in Chinese)

该文提出了一种基于感应电机启动电磁转矩信号的转子断条故障诊断新方法。利用复值小波变换中的小波脊线提取出启动电磁转矩中故障特征在电机启动过程中的频率变化规律,检测出转子断条故障。同时,小波系数的模反映了信号在对应尺度上的能量大小,所以对应故障特征脊线上的小波系数模反映了该故障特征转矩的幅值变化规律。基于此,定义了脊线-小波能量谱的概念。将故障特征转矩对应的脊线-小波能量谱作为故障严重程度因子,即可根据其与转子连续断条根数的关系给出感应电机转子故障严重程度的表示方法。实验结果证明该方法是可行的。

... 对于转子断条故障,目前有自适应滤波法、希尔伯特变换法、Park矢量法及小波分析法等^[3,4,5,6] ...

2016

0.0

李俊卿, 康文强, 沈亮印. 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[J]. 电机与控制应用, 2016, 43(11): 80-85.

Junqing

, KANG

Wenqiang

, SHEN

Liangyin

. Simulation research on stator winding inter turn short circuit fault of doubly fed induction generator based on negative sequence current method under unbalanced voltage[J]. Electric Machines and Control Application, 2016, 43(11): 80-85. (in Chinese)

... 而针对定子绕组匝间短路故障,主要有电流频谱分析法、电流负序分量法、负序阻抗法及瞬时功率分解法等^[7,8,9] ...

2011

0.0

马宏忠, 张志艳, 张志新, 等. 双馈异步发电机定子匝间短路故障诊断研究[J]. 电机与控制学报, 2011, 15(11): 50-54.

Hongzhong

, ZHANG

Zhiyan

, ZHANG

Zhixin

, et al. Research on DFIG stator winding inter-turn short circuit fault[J]. Electric Machines and Control, 2011, 15(11): 50-54. (in Chinese).

摘　要：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,定子负序电流的大小随故障严重程度加剧而增加;定子负序电流的大小受发电机负载变化影响很小,有利于轻载状态时定子绕组故障的诊断。

... 而针对定子绕组匝间短路故障,主要有电流频谱分析法、电流负序分量法、负序阻抗法及瞬时功率分解法等^[7,8,9] ...

2005

0.0

侯新国, 吴正国, 夏立, 等. 瞬时功率分解算法在感应电机定子故障诊断中的应用[J]. 中国电机工程学报, 2005, 25(5): 110-115.

HOU

Xinguo

, WU

Zhengguo

, XIA

, et al. Application of instantaneous power decomposition technique in induction motors stator fault diagnosis[J]. Proceedings of the CSEE, 2005, 25(5): 110-115. (in Chinese)

... 而针对定子绕组匝间短路故障,主要有电流频谱分析法、电流负序分量法、负序阻抗法及瞬时功率分解法等^[7,8,9] ...

2008

0.0

... 为具体分析故障后产生的谐波电流,以一台 p对极笼型异步电机为例,当外加频率为 f1供电电源时,定子绕组产生的磁动势的基波可以表示为^[10] ...

0.0

刘卉圻, 韩坤, 苟斌, 等. 异步电机定子绕组匝间短路故障建模与分析[J]. 机车电传动, 2013(6): 52-55.

LIU

Huiqi

, HAN

Kun

, GOU

Bin

, et al. Model and analysis of stator inter-turn short-circuit fault in induction motor[J]. Electric Drive for Locomotives, 2013(6): 52-55. (in Chinese)

摘　要：在充分考虑短路绕组间磁路耦合的基础上,建立了异步电机定子绕组匝间短路故障在三相静止坐标系下的数学模型,并通过坐标变换得到其在两相静止坐标系下的简化故障模型,对该模型进行仿真研究,采用扩展Park矢量法分析电机定子电流故障频谱.仿真结果验证了模型的正确性和有效性.

... 若通过对称分量法将椭圆形磁动势分解为正序分量和负序分量,两者将分别在定子绕组中产生正序电流和负序电流^[11] ...

2008

0.0

唐杰, 罗安, 荣飞, 等. 新型负序电流检测方法及其应用[J]. 电力自动化设备, 2008, 28(10): 23-27.

TANG

Jie

, LUO

, RONG

Fei

, et al. Negative sequence current detection and its application[J]. Electric Power Automation Equipment, 2008, 28(10): 23-27. (in Chinese)

Aiming at the defects of traditional detection method based on dq transformation for unbalanced three - phase system,an improved method is proposed,suitable for both unbalanced load and source. It does not use PLL circuit to obtain synchronous rotate angle to get rid of the influence brought by the time delay of PLL. Simulative analysis and experimental result indicate its validity, with high precision and better real-time performance. Its application in distribution static synchronous compensator indicates that it realizes the compensation for unbalanced load.

针对传统的基于同步旋转变换负序电流检测方法的一些缺陷,提出了一种新的检测方法,该方法不仅适用于负载不对称系统,而且适用于电源电压不对称系统.在检测过程中,不需要采用锁相环(PLL)电路获得同步旋转角,消除了PLL延时带来的影响.仿真结果证明了所提检测方法的正确性和有效性,新的负序电流检测方法具有精度高、实时性强的特点.最后,给出了所提方法在配电静止同步补偿器中的应用效果,表明采用所提的负序电流检测方法配电静止同步补偿器能很好地实现负载的不平衡补偿.

... 将三相电流经Clarke变换和Park变换到dq坐标系下,可得到d、q两轴电流为^[12] ...