定子匝間故障的雙饋風力發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 電氣與電子工程學院，河北 保定 071003）

0 引言

風力發電正隨著人們對能源和環境問題的關注而得到快速發展，相比于太陽能、核能等新能源發電，風力發電是極具潛力、極具大規模開發條件和商業化前景的發電方式［1-2］。基于雙饋感應發電機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、調速范圍寬、有功和無功功率解耦控制、低電壓穿越等電網支撐功能，逐步成為當前國際主流的風力發電機組［3-4］。但是雙饋式風力發電機的運行環境差，運行工況復雜多變，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常見的一種內部故障，常常會導致相間短路或單相接地短路，危害嚴重［5］。近年來，國內外眾多學者對此展開了深入研究［6-10］，但都更側重于對故障特征量的確定從而進行故障診斷，并未深入涉及DFIG在發生定子匝間短路故障后的運行狀況分析。文獻［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的寬度、定子負序電流作為發生定子匝間短路的故障診斷依據。文獻［7］利用自適應觀測法檢測和診斷定子匝間短路故障。文獻［9］建立了轉子或定子發生匝間短路故障的機械模型，用于測量控制技術和故障診斷。文獻［11］表明，一臺感應電動機發生SWITSC故障之后，仍能持續全壓運行幾百個小時。這就意味著，感應電機（包括DFIG）是可以帶SWITSC故障“病態”運行的。DFIG大多位于偏遠地區和海面，維護人員難以對其進行及時維護，這更增加了DFIG發生SWITSC故障后“病態”運行的機率。……