CN103605075A - 一种双馈风力发电机等效电路参数测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于双馈风电机组变流器测定双馈风力发电机等效电路参数的方法，包括步骤1、对双馈风力发电机进行定子电阻测定试验，获取定子电阻R_s；步骤2、对双馈风力发电机进行转子电阻测定试验，获取转子电阻R_r；步骤3、对双馈风力发电机进行转子短路试验，双馈风力发电机转差率为1时通过有功功率P和无功功率Q获取定子漏感L_s和转子漏感L_r；步骤4、对双馈风力发电机进行转子短路试验，双馈风力发电机转差率为0时通过铁损功率P_fe和励磁无功功率Q_Lm分别获取铁损电阻R_fe和励磁电感L_m。和现有技术相比，本发明提供的一种双馈风力发电机等效电路参数测定方法，不需要调压器等专门的测试设备及测试场地，具有经济性高、可操作性强、测量简单易行的优点。

Description

一种双馈风力发电机等效电路参数测定方法

技术领域

本发明涉及一种双馈风力发电机参数的测定方法，具体涉及一种双馈风力发电机等效电路参数的测定方法。

背景技术

利用数学模型进行仿真分析是研究双馈风力发电机稳态和暂态特性的有效方法。仿真模型通常可根据馈风力发电机的等效电路图及相应的数学推导公式建立。但在建立双馈风力机仿真模型前，由于不同制造商、不同型号的发电机等效电路参数各不相同，需要先确定双馈风力发电机的等效电路参数（定子电阻、转子电阻、励磁电感等）。双馈风力发电机等效电路参数的精确度对仿真模型的准确度及后续的仿真分析结论十分重要，只有精确的电机等效电路参数才能使仿真分析结论与实际情况相符。因此，提供一种能够准确测定双馈风力发电机电路参数的方法显得尤为重要。

发明内容

为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种双馈风力发电机等效电路参数测定方法，所述方法包括下述步骤：

步骤1：对所述双馈风力发电机进行定子电阻测定试验，获取定子电阻R_s；

步骤2：对所述双馈风力发电机进行转子电阻测定试验，获取转子电阻R_r；

步骤3：对所述双馈风力发电机进行转子短路试验，双馈风力发电机转差率为1时通过有功功率P和无功功率Q获取定子漏感L_s和转子漏感L_r；以及

步骤4：对所述双馈风力发电机进行所述转子短路试验，双馈风力发电机转差率为0时通过铁损功率P_fe和励磁无功功率Q_Lm分别获取铁损电阻R_fe和励磁电感L_m。

优选的，所述步骤1中双馈风力发电机定子与背靠背式变流器相连；若所述双馈风力发电机的三相定子电阻相同，则获取所述定子电阻R_s时，将所述背靠背式变流器任意一相桥臂断开，并对所述背靠背式变流器的直流侧母线施加恒定直流电压U_dc；通过测量双馈风力发电机定子的直流电流i_dc得到所述双馈风力发电机的定子电阻

优选的，所述步骤2中双馈风力发电机转子与背靠背式变流器相连；获取所述转子电阻R_r时，若所述双馈风力发电机的三相转子电阻相同，将所述背靠背式变流器任意一相桥臂断开，并对所述背靠背式变流器的直流侧母线加恒定直流电压U_dc；通过测量双馈风力发电机转子的直流电流i_r得到所述双馈风力发电机的转子电阻

优选的，所述步骤3中双馈风力发电机定子与背靠背式变流器相连；获取所述定子漏感L_s和所述转子漏感L_r时，对任意两相双馈风力发电机定子施加交流电压U_LS，获取所述双馈风力发电机定子的交流电流i_LS；通过所述交流电压U_LS＝2(R_s+R_r)i_LS+2jω_s(L_s+L_r)i_LS获得定子漏感与转子漏感的和

所述定子漏感

所述转子漏感

$L_r=\frac{Q}{4{\mathrm{\ω}}_s{\left|i_{\mathrm{LS}}\right|}^2};$

优选的，所述步骤5中双馈风力发电机定子与背靠背式变流器相连；对双馈风力发电机定子施加三相交流电压U_abc，对所述背靠背式变流器的直流侧母线加恒定直流电压U_dc；获取所述铁损电阻

所述励磁电感

其中，所述U_fe＝U_abc-(R_s+jω_sL_s)I_s为所述双馈风力发电机等效电路中铁损电阻支路的电压；其中，所述U_s为双馈风力发电机定子电压，I_s为双馈风力发电机定子电流。

与最接近的现有技术相比，本发明的优异效果是：

1、常规的发电机等效电路测定方法需要专门的测试场地及调压器、测试平台等专用设备，测量时间较长、测试程序比较复杂；本发明提出的测定方法利用双馈风力变流器作为调压电源，通过不同的调制方法测定双馈风力发电机的等效电路参数；

2、本发明提供的双馈风力发电机等效电路参数测定方法能够在发电机组制造装配车间进行，不需要专门的测试场地和测试设备，具有经济性高、可操作性强、测量简单易行的优点。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是：本发明实施例中一种双馈风力发电机等效电路参数的测定方法流程图；

图2是：本发明实施例中定子电阻测定配置图；

图3是：本发明实施例中定子电阻测定模型；

图4是：本发明实施例中转子电阻测定配置图；

图5是：本发明实施例中转子电阻测定模型；

图6是：本发明实施例中定子漏感、转子漏感测定配置图；

图7是：本发明实施例中定子漏感、转子漏感测定模型；

图8是：本发明实施例中励磁电感、铁损电阻测定配置图；

图9是：本发明实施例中励磁电感、铁损电阻测定模型。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在双馈风电机组变变流器工作过程中，需要首先确定双馈风力发电机的等效电路参数，并将其输入到变流器的内部参数中；本发明提供了一种基于双馈风电机组变流器能够准确测定双馈风力发电机等效电路参数的方法，依次获得定子电阻R_s、转子电阻R_r、定子漏感L_s与转子漏感L_r、铁损电阻R_fe与励磁电感L_m；具体步骤为：

步骤1：获取定子电阻R_s；将双馈风力发电机定子与背靠背式变流器相连，双馈风力发电机转子保持开路或短路状态；若双馈风力发电机的三相定子电阻相同，则获取定子电阻R_s时，将背靠背式变流器中与任意一相双馈风力发电机定子对应的桥臂断开，并对背靠背式变流器的直流侧母线施加恒定直流电压U_dc；通过测量双馈风力发电机定子的直流电流i_dc得到定子电阻 $R_s=\frac{U_{\mathrm{dc}}}{2i_{\mathrm{dc}}};$

如图1、2所示本实施例中，获取a、b两相的定子电阻R_s时，将背靠背式变流器的c相桥臂断开，对a、b相桥臂施加调制电压使其导通，从而获得a、b相的定子电阻；若双馈风力发电机的三相定子电阻阻值各不相同，可重复执行步骤1分别得到a、b、c三相的定子电阻R_sa、R_sb和R_sc。

步骤2：获取转子电阻R_r；将双馈风力发电机转子与背靠背式变流器相连，双馈风力发电机定子保持开路或短路状态；若双馈风力发电机的三相转子电阻相同，获取转子电阻R_r时，将背靠背式变流器中与任意一相双馈风力发电机转子对应的桥臂断开，并对背靠背式变流器的直流侧母线加恒定直流电压U_dc；通过测量双馈风力发电机转子的直流电流i_dc得到转子电阻 $R_r=\frac{U_{\mathrm{dc}}}{2i_{\mathrm{dc}}};$

如图3、4所示本实施例中，获取双馈风力发电机a、b相的转子电阻R_r时，将背靠背式变流器的c相桥臂断开，对a、b相桥臂施加调制电压使其导通，从而获得a、b相的转子电阻；若双馈风力发电机的三相转子电阻阻值各不相同，重复执行步骤2分别得到a、b、c三相的转子电阻R_ra、R_rb和R_rc。

步骤3：获取定子漏感L_s和转子漏感L_r；对双馈风力发电机进行转子短路试验，双馈风力发电机转差率为1即发电机转速为零时通过计算有功功率P和无功功率Q获取定子漏感L_s和转子漏感L_r；双馈风力发电机定子与背靠背式变流器相连；获取任意两相双馈风力发电机定子的定子漏感L_s或转子漏感L_r，对所述两相的双馈风力发电机定子施加交流电压U_LS，获取双馈风力发电机定子的交流电流i_LS；通过交流电压U_LS＝2(R_s+R_r)i_LS+2jω_s(L_s+L_r)i_LS获得定子漏感与转子漏感的和 $L_s+L_r=\frac{Q}{2{\mathrm{\ω}}_s{\left|i_{\mathrm{LS}}\right|}^2},$ 且 $L_s\≅L_r\≅\frac{L_s+L_r}{2},$ 则定子漏感 $L_s=\frac{Q}{4{\mathrm{\ω}}_s{\left|i_{\mathrm{LS}}\right|}^2},$ 转子漏感

其中，ω_s＝2πf，f为交流电流频率。

如图5、6所示本实施例中获取双馈风力发电机定子a、b相的定子漏感L_sab和转子漏感L_rab时，对双馈风力发电机a、b相定子施加交流电压U_LSab；将背靠背式变流器的c相桥臂断开，对a、b相桥臂施加调制电压使其导通；通过双馈风力发电机定子的交流电流i_LSab、步骤1测得的定子电阻R_sab和步骤2测得的转子电阻R_rab，获得交流电压U_LSab＝2(R_sab+R_rab)i_LSab+2jω_s(L_sab+L_rab)i_LSab；定子漏感与转子漏感的和 $L_{\mathrm{sab}}+L_{\mathrm{rab}}=\frac{Q}{2{\mathrm{\ω}}_s{\left|i_{\mathrm{LSab}}\right|}^2};$ 则定子漏感 $L_{\mathrm{sab}}=\frac{Q}{4{\mathrm{\ω}}_s{\left|i_{\mathrm{LSab}}\right|}^2},$ 转子漏感 $L_{\mathrm{rab}}=\frac{Q}{4{\mathrm{\ω}}_s{\left|i_{\mathrm{LSab}}\right|}^2};$

步骤4：获取铁损电阻R_fe和励磁电感L_m；如图7、8所示对双馈风力发电机进行转子短路试验，双馈风力发电机转差率为0即发电机为同步转速时通过铁损功率P_fe和励磁无功功率Q_Lm分别获取铁损电阻R_fe和励磁电感L_m；双馈风力发电机定子与背靠背式变流器相连；对双馈风力发电机定子施加三相交流电压U_abc，对背靠背式变流器的直流侧母线加恒定直流电压U_dc；获取铁损电阻励磁电感其中，U_fe＝U_s-(R_s+jω_sL_s)I_s为计算得到的双馈风力发电机等效电路中铁损电阻支路上的电压；U_s为双馈风力发电机定子电压测量值，I_s为双馈风力发电机定子电流，图8中所述I_as、I_bs和I_cs分别为a、b和c相双馈风力发电机定子电流；若已知三相交流电压U_abc幅值与定子电压U_s相等时，则U_fe＝U_abc-(R_s+jω_sL_s)I_s。

最后应当说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (5)

1.一种双馈风力发电机等效电路参数测定方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

步骤1：对所述双馈风力发电机进行定子电阻测定试验，获取定子电阻R_s；

步骤2：对所述双馈风力发电机进行转子电阻测定试验，获取转子电阻R_r；

步骤3：对所述双馈风力发电机进行转子短路试验，双馈风力发电机转差率为1时通过有功功率P和无功功率Q获取定子漏感L_s和转子漏感L_r；以及

步骤4：对所述双馈风力发电机进行所述转子短路试验，双馈风力发电机转差率为0时通过铁损功率P_fe和励磁无功功率Q_Lm分别获取铁损电阻R_fe和励磁电感L_m。

2.如权利要求1所述的一种双馈风力发电机等效电路参数测定方法，其特征在于，所述步骤1中双馈风力发电机定子与背靠背式变流器相连；若所述双馈风力发电机的三相定子电阻相同，则获取所述定子电阻R_s时，将所述背靠背式变流器任意一相桥臂断开，并对所述背靠背式变流器的直流侧母线施加恒定直流电压U_dc；通过测量双馈风力发电机定子的直流电流i_dc得到所述双馈风力发电机的定子电阻

3.如权利要求1所述的一种双馈风力发电机等效电路参数测定方法，其特征在于，所述步骤2中双馈风力发电机转子与背靠背式变流器相连；获取所述转子电阻R_r时，若所述双馈风力发电机的三相转子电阻相同，将所述背靠背式变流器任意一相桥臂断开，并对所述背靠背式变流器的直流侧母线加恒定直流电压U_dc；通过测量双馈风力发电机转子的直流电流i_r得到所述双馈风力发电机的转子电阻

4.如权利要求1所述的一种双馈风力发电机等效电路参数测定方法，其特征在于，所述步骤3中双馈风力发电机定子与背靠背式变流器相连；获取所述定子漏感L_s和所述转子漏感L_r时，对任意两相双馈风力发电机定子施加交流电压U_LS，获取所述双馈风力发电机定子的交流电流i_LS；通过所述交流电压U_LS＝2(R_s+R_r)i_LS+2jω_s(L_s+L_r)i_LS获得定子漏感与转子漏感的和 $L_s+L_r=\frac{Q}{2{\mathrm{\ω}}_s{\left|i_{\mathrm{LS}}\right|}^2};$ 所述定子漏感 $L_s=\frac{Q}{4{\mathrm{\ω}}_s{\left|i_{\mathrm{LS}}\right|}^2},$ 所述转子漏感 $L_r=\frac{Q}{4{\mathrm{\ω}}_s{\left|i_{\mathrm{LS}}\right|}^2}.$

5.如权利要求1所述的一种双馈风力发电机等效电路参数测定方法，其特征在于，所述步骤5中双馈风力发电机定子与背靠背式变流器相连；对双馈风力发电机定子施加三相交流电压U_abc，对所述背靠背式变流器的直流侧母线加恒定直流电压U_dc；获取所述铁损电阻所述励磁电感

其中，所述U_fe＝U_abc-(R_s+jω_sL_s)I_s为所述双馈风力发电机等效电路中铁损电阻支路的电压；其中，所述U_s为双馈风力发电机定子电压，I_s为双馈风力发电机定子电流。

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