[发明专利]双馈风力发电机定子绕组匝间短路建模及特征提取方法

权利要求书

1.双馈风力发电机定子绕组匝间短路建模及特征提取方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)根据双馈风力发电机的设计参数和运行参数，在电磁场仿真软件ANSYS Maxwell中建立双馈风力发电机的正常仿真模型；

2)分别在其正常仿真模型和外电路中改变双馈风力发电机定子绕组的连接方式，对正常仿真模型定子某相某支路进行拆分和短路设置，得到双馈风力发电机定子绕组匝间短路故障的仿真模型；

3)求解步骤1)和步骤2)建立的仿真模型，采集定子三相电流，提取定子三相电流的相位差，总谐波畸变率，以及Park矢量轨迹的长半轴长、短半轴长和离心率；具体包括以下步骤：

31)根据步骤1)和步骤2)建立的仿真模型，采集定子三相电流i_A、i_B、i_C，计算相位差：

对定子三相电流信号分别作 傅里叶变换，得到基频处的相位th1、th2和th3，通过两两做差并取绝对值，得到取绝对值后的相位差ψ_AB、ψ_BC及ψ_CA，其中，ψ_AB＝|th2-th1|，ψ_BC＝|th3-th2|，ψ_CA＝|th3-th1|，判断ψ_AB、ψ_BC和ψ_CA是否在0°～180°，如果大于180°，则取其与360°的差的绝对值作为相位差，直到ψ_AB、ψ_BC及ψ_CA均在0°～180°之间；

32)计算三相电流的总谐波畸变率：

根据步骤31)傅里叶变换之后的结果，计算各相电流中不大于阶数H的所有谐波分量有效值I_n与基波分量有效值I₁比值的方和根，得到各相总谐波畸变率THD：

式中，I_n为电流的第n次谐波的有效值，I₁为电流的基波有效值；

33)计算定子三相电流的Park矢量轨迹的长半轴长、短半轴长和离心率：

根据采样得到的定子三相电流i_A、i_B、i_C，计算其Park矢量其中，

绘制Park矢量轨迹，并拟合得到椭圆的一般方程：

Ax²+Bxy+Cy²+Dx+Ey+1＝0

式中，椭圆的几何中心为(X_c，Y_c)，且有：

则椭圆的长半轴长和短半轴长分别为：

那么，椭圆的离心率为：

2.根据权利要求1所述双馈风力发电机定子绕组匝间短路建模及特征提取方法，其特征在于：电机设计参数包括定转子的内外径、轴长、槽数、极数、槽尺寸、材料、绕组连接方式、节距、并联支路数及导线属性；电机运行参数包括额定输出功率、额定电压、额定功率因数、额定转速及频率。

3.根据权利要求1所述的双馈风力发电机定子绕组匝间短路建模及特征提取方法，其特征在于：所述步骤2)具体包括以下步骤：

在正常模型的基础上，对双馈风力发电机定子某相某支路进行拆分，将该支路某槽中导体一分为二，改变该支路的线圈连接方式，并在外电路中进行设置。

4.根据权利要求3所述双馈风力发电机定子绕组匝间短路建模及特征提取方法，其特征在于：正常情况下，该支路所有线圈串联；定子绕组匝间短路时，通过开关将短路线圈短接，实现了双馈风力发电机定子绕组匝间短路故障的仿真模型的建立。

5.根据权利要求1所述的双馈风力发电机定子绕组匝间短路建模及特征提取方法，其特征在于：阶数H的取值为奇数，且H大于等于9。