[发明专利]用于检测发电机绕组故障的系统

说明书

技术领域

本文公开的主旨涉及用于检测发电机绕组故障的系统。

背景技术

某些风力涡轮机包括将风能转换成电能的双馈感应发电机(DFIG)。当风力涡轮机的叶片旋转时，叶片驱动转子关于定子旋转，由此产生电能。DFIG一般电耦合于转换器，其调整DFIG和电网之间的电力流。具体地，不论风力涡轮机叶片的旋转速度如何，转换器使风力涡轮机能够以电网频率输出电力。

一般而言，感应发电机并且特别是DFIG，包括转子和定子内的导线绕组。在运转中，在这些绕组之间建立旋转磁场，由此感生输出电流。遗憾地，转子和/或定子的绕组可在运转期间承受高电流负载(即大于设计负载)。这样的高电流可降低绕组之间的绝缘，由此形成匝故障(turn fault)(即绕组之间短路)或接地故障(即一个或多个绕组和电接地之间的短路)。这样的绕组故障可降低DFIG的效率。因此，DFIG的检查和维护可每隔一定间隔进行以减轻这个效率上的损失。典型的检查技术牵涉使用微欧表人工测量转子和定子内的每个绕组的电阻。这样的操作一般要求操作者攀登风力涡轮机塔，进入机舱并且连接微欧表到DFIG。由于该过程高价并且耗时，一般每隔比期望的时间间隔更长的间隔进行。因此，风力涡轮机可能在大量时段中采用低效方式运转。另外，在某些情况下微欧表可能未能识别绕组故障。

发明内容

与最初要求权利的发明在范围上相当的某些实施例在下文概括。这些实施例不是要限制要求权利的发明的范围，而相反这些实施例仅意在提供本发明的可能形式的简要概括。实际上，本发明可包含与下文阐述的实施例相似或不同的多种形式。

在第一实施例中，系统包括感应发电机，其包括转子和定子。系统还包括电耦合于感应发电机并且配置成调整感应发电机和电网之间的电力流的转换器。系统进一步包括电耦合于感应发电机和转换器的控制器。该控制器配置成采用发电模式和诊断模式选择性地操作转换器。控制器的诊断模式配置成命令转换器发送输入信号到转子、从转子和定子接收输出信号并且基于该输出信号识别转子和/或定子内的绕组故障。

在第二实施例中，系统包括配置成通过转换器操作感应发电机的感应发电机控制器。该感应发电机控制器包括诊断模式，其配置成命令转换器发送输入信号到感应发电机的转子、从感应发电机的转子和定子接收输出信号并且基于该输出信号识别转子和/定子内的绕组故障。

在第三实施例中，系统包括机器可读介质和设置在机器可读介质上的发电指令。该发电指令配置成操作感应发电机。该系统还包括设置在机器可读介质上的诊断指令。该诊断指令包括从电网断开感应发电机的指令、发送平衡交流(AC)电压到感应发电机的转子的指令、从转子接收电流的指令、从感应发电机的定子接收电压的指令、基于接收的电流检测转子内的绕组故障的指令和基于接收的电压检测定子内的绕组故障的指令。

附图说明

当下列详细说明参照附图(其中相似的符号在整个附图中代表相似的部件)阅读时，本发明的这些和其他的特征、方面和优势将变得更好理解，其中：

图1是根据本技术的某些实施例的风力涡轮机系统的正视图，其可采用配置成检测感应发电机内的绕组故障的感应发电机控制器；

图2是根据本技术的某些实施例的如在图1中示出的风力涡轮机系统的示意图；

图3是根据本技术的某些实施例的用于检测感应发电机内的绕组故障的方法的流程图；

图4是根据本技术的某些实施例的由感应发电机控制器提供给感应发电机的示范性输入信号的图；

图5是根据本技术的某些实施例的来自感应发电机内的定子的指示定子绕组故障的示范性输出信号的图。

具体实施方式

本发明的一个或多个特定实施例将在下文描述。为了完成提供这些实施例的简明说明，实际实现的所有特征可不在说明书中描述。应该认识到在任何这样的实际实现的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须做出许多特定实现的决定以实现开发者的特定目标，例如遵从系统相关和业务相关的约束，其可在实现之间变化。此外，应该认识到这样的开发工作可是复杂和耗时的，但是对于受到本公开的益处的普通技术人员将仍是设计、制作和制造的常规事业。

当介绍本发明的各种实施例的元件时，冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”意在表示有元件中的一个或多个。术语“包括”、“包含”和“具有”意为包括的并且表示除了列出的元件可有另外的元件。