转子开路电压超限原因分析

转子开路电压超限原因分析

唐泽容

中车永济电机有限公司    山西运城市    044502

【摘  要】 本文针对双馈异步风力发电机测量转子开路电压时，发现超过要求范围最高值，排查引起此问题的原因，找到解决办法。

【关键词】 双馈异步风力发电机 转子开路电压 测量系统 电压传感器

0 引言

清洁环保的风能是全球新能源的重要资源，我国在全球大力发展新能源的环境下大力开发风能。双馈风电机组具有电力电子变换器容量小、投资少、技术成熟、是国内外并网型风力发电机的主要机型之一。

双馈异步风力发电机（DFIG，Doubly fed Induction Generator）是一种绕线式感应发电机（WRIG)，是变速恒频风力发电机组的核心部件。测量转子开路电压是双馈风电例行试验项目之一，变频器并网前需要输入发电机的转子开路电压，用于系统参数计算和控制。

1 问题描述

近期，做某型号的双馈风电例行试验时，发现转子开路电压UKM、ULM超过要求范围最高值。统计此型号电机所有例行试验记录，转子开路电压均在合格范围内，接近最高电压限值。

2原因分析

2.1电机

2.1.1定转子不同角度引起开路电压误差

电机组装后，定转子角度差处于随机状态，可能引起开路电压不同。随机转动7个角度测量转子开路电压，各个角度UKM、ULM均超限值。

新装电机，组装时，做定转子角度0°、10°、20°、30°、45°、60°、90°、120°标识，在不同角度，每个角度做三次测量转子开路电压，最高电压与最低电压偏差均在7V左右。可见，角度是影响开路电压的原因之一。

2.1.2定子或转子绕组连线错误

电机解体，更换转子重新组装，重新试验UKM、ULM仍超限值。更换为另一台电机，UKM、ULM仍超限值。查看其它试验数据，未发现任何异常，可以排除连线错误的原因。

2.2电源不平衡

统计所有例行试验的转子开路电压数据，电源电压（定子电压）不平衡时，转子感应电压也会不平衡；定子电压高得越多时，对应转子感应电压也会高很多。所以，电源电压不平衡是影响转子开路电压的原因之一。

2.3测量系统

转子开路电压测量系统：测量柜连接功率分析仪。测量柜内电压传感器一次侧接转子，二次侧接接功率分析仪电压输入端。

2.2.1系统接触不良

检查所有连接位置未发现接触不良现象。重新插拔所有接头，重新试验，UKM、ULM仍超限值。

2.2.2功率分析仪

查看功率分析仪所用通道的设置：比例、滤波、接线等影响测量数据的参数，对应通道一致、正确。

对换功率分析仪定转子测量通道，UKM、ULM仍超限值。功率分析仪不是影响因数。

2.2.1测量柜

定转子使用的不同厂家的测量柜，对调定转子测量柜，重复三次试验，有一次ULM超限值，分析数据发现：1）超限值对应的定子电压高于其他两电压。2）测量柜对测量数据影响很大。

此测量柜已经使用近十年，因硬件老化可能电源供电不足，测量输出电压，仍为DC24V。

并联三个不同厂家的测量柜，同时测量转子开路电压，调节不同定子电压、每个电压三次试验，发现此测量柜测量的UKM、ULM仍大，其他两个测量柜测量数据一致。测量此测量柜对应通道的霍尔式电压传感器的转换电阻，阻值相同，所以，判定此测量柜内通道对应的电压传感器出现了老化、数据偏移问题。

2.4主要原因

    定转子角度、接线错误、电源平衡度、测量系统均可能影响试验数据，通过以上原因排查，可见此此故障是测量柜对应的电压传感器出现数据偏移，是此次问题的主要原因。

3解决办法

给有问题的测量柜做标识，备注出现测量数据高的传感器故障现象，送回库房。更换测量柜，重新试验，数据正常。

统计所有开路电压数据，绘制变化图：

4 结束语

通过本次问题原因排查，试验时应对比同型号电机试验数据，以便及时发现异常。遇到问题，先分析可能引起问题的原因，从最简单排除的原因开始，逐一排查。

【参考文献】

1. 才家刚著，电机试验技术及设备手册.机械工业出版社
2. 林明耀著，电机学，机械工业出版社

3.Gonzalo Abad著作 胡家兵等译，双馈感应电机在风力发电中的建模与控制，机械工业出版社

4.才家刚著，电机试验手册，中国电力出版社