求根MUSIC算法在双馈异步发电机转子匝间短路故障分析中的应用*

李俊卿，　朱锦山

(华北电力大学 电气与电子工程学院，河北 保定　071003)



求根MUSIC算法在双馈异步发电机转子匝间短路故障分析中的应用*

李俊卿，朱锦山

(华北电力大学 电气与电子工程学院，河北 保定071003)

摘要：双馈异步发电机转子绕组匝间短路是其常见故障之一，严重的短路故障会造成较大的经济损失，故对短路特征量进行分析具有一定的现实意义。求根MUSIC算法是一种精确的空间信号分析方法，其较传统的FFT算法更为精确，解决了FFT在采样时间较短时频谱泄露的不足。把求根MUSIC与Prony算法结合后，能够较精确地求出故障特征量的频率、幅值、相位等参数。仿真结果表明，采用与Prony算法相结合的求根MUSIC算法作为故障监测方法切实可行，为故障诊断提供了依据。

关键词：双馈异步发电机； 转子匝间短路； 求根MUSIC算法； Prony算法

0引言

随着不可再生能源的减少和环境问题的不断加剧，清洁能源如风能、太阳能等受到越来越多的重视。风力发电是利用风能的有效途径之一。双馈异步发电机是风力发电的主要机型[1-2]。转子绕组匝间短路是双馈异步发电机主要的故障类型之一，发生严重的转子绕组匝间短路会影响电机正常运行，若不能及早发现，将会造成严重的经济损失。因此，对转子匝间短路时特征量的分析和研究具有重要意义。

为了提高双馈异步电机的运行可靠性，人们对其故障的特性进行了深入研究。文献提出发生匝间短路故障后绕组中会感应出负序电流，并利用负序电流对电机故障进行检测；文献应用希尔伯特变换对故障后的信号进行分析，并能够较准确地检测到故障发生的时间。在对电机转子匝间短路故障的研究中，文献在分析短路故障时，选取定子电流作为故障特征量进行分析；文献提出转子绕组匝间短路在定子侧会感应出频率为(1±2s)f的谐波分量；文献论证了故障时把定子侧产生的频率为(1-2s)f的谐波分量作为故障特征量具有一定准确性；文献考虑了不同控制策略下对转子绕组匝间短路的诊断。在对故障信号的处理中，FFT方法使用较为广泛，但FFT存在频谱泄露的现象，当采样时间较短且转差率较小时，(1-2s)f频率谐波会被基波所淹没，影响信号分析精度。多重信号分类[10](Multiple Signal Classification, MUSIC)算法是一种空间信号分类方法。文献[11]提出了一种求根MUSIC算法和Prony算法相结合的方法，文献[12]将这种混合算法运用到异步电机转子断条故障中。MUSIC算法的基本思想是将空间信号的自相关矩阵Rxx进行特征值分解，将其分解为信号子空间US和噪声子空间UN，并利用子空间相互正交的特性求得信号的频率值。该算法理论上具有很高的精度，解决了FFT的频谱泄露的问题。本文将采用基于多回路理论[13]的双馈异步发电机模型，对转子匝间短路故障进行仿真，分别运用FFT与MUSIC算法对故障特征量进行分析。

1求根MUSIC算法在频率估计中的应用

1.1求根MUSIC算法

在阵列信号的处理中，一次采样称作一次快拍，采样点数为N，阵元个数为m，则在第k个阵元上观测到N次快拍的信号xk(1)，xk(2)，xk(3)…xk(N)。

假设采集得到的故障信号为实周期信号与零均值且方差为σ2的高斯白噪声的线性组合，即

x(n)=s(n)+υ(n)=

(1)

式中：n——采样点数；

x(n)——采样信号；

Ai——谐波幅值；

fi——各次谐波频率；

Ts——采样周期；

φi——谐波相位。

从式(1)中可以看出，故障信号的周期分量在采样时实际上可以看作每两个采样数据之间有一个相位之差,即

x(k)=Aisin(ωik)

(2)

x(k+1)=Aisin(ωi(k+1))=

Aisin(ωik+ωi)

(3)

在对故障信号进行处理的过程中，可以把相邻采样点采集的信号存在的时间上的相位差看作阵列信号中相邻阵元接收到信号在空间上的相位差。因此，求出等效的阵列信号中各个信号的波达方向角θi决定的Δωi即各个谐波的角频率ωi。

取长度为m的观测数据为

(4)

这样就将N次采样信号等价为快拍数为N、阵元数为m的阵列信号，并可以采用阵列信号的处理方法对故障信号进行分析。

根据最小输出能量准则[10]，令自相关矩阵为样本矢量矩阵X的数学期望，即

Rxx=E{XXH}

(5)

对Rxx进行特征值分解

(6)

其中：

∑N=diag(λ1,λ2,…,λm-2p)

∑S=diag(λm-2p+1,λm-2p+2,…,λm)

式中： UN——声子空间；

US——信号子空间；

p——信号源个数。

求根MUSIC算法利用Pisarenko分解，定义求根MUSIC多项式

(7)

式中： p(z)=[1,z,…,zm-1]H。求解多项式，根据模值最接近单位圆的2p个根可以确定各个谐波分量的频率值，即

(8)

求根MUSIC算法虽然可以计算出各个谐波分量的频率，但无法计算出谐波的幅值和相位。对此，可以采用Prony算法对信号的幅值和相角进行估计。

求根MUSIC算法求出的信号源个数p即对应Prony方法中谐波数量M。利用求根MUSIC算法求解得到zi，令

求解Prony算法实际就是求解方程组

(9)

(10)

根据式(10)解得B，谐波的幅值和相角为

(11)

2转子匝间短路后定子电流分析

双馈式异步发电机正常情况下，定转子三相电流对称，气隙中感应出圆形旋转磁场；而当转子绕组发生匝间短路时，气隙中将感应出一个正向旋转的正序磁场和一个反向旋转的负序磁场[14]。二者的合成磁场形成了椭圆形旋转磁场。该磁场交链定转子绕组会导致谐波的产生，设定子侧电流频率为f，转差率为s，当转子绕组发生匝间短路故障时，定子侧感应出的谐波为

(12)

转子匝间短路谐波的生成规律如图1所示。

图1　转子匝间短路产生谐波

双馈异步发电机定子侧接负载，转子侧接交流励磁，定子侧电压电流幅值要大于转子侧电压电流的幅值，在故障发生后定子侧电流谐波幅值也会比转子侧更大。因此，采用定子侧电流作为故障信号进行分析。

3仿真分析

本文在多回路理论的基础上应用MATLAB软件，仿真双馈异步发电机转子绕组匝间短路。设定仿真电机的额定电压380V，额定功率5.5kW，额定频率为工频50Hz，转子槽数24，定子槽数36，电机极对数2，定转子的并联支路数分别是2和1，定子每个线圈37匝，转子每个线圈12匝，转子的励磁电压36.5V。

设置转子绕组匝间短路，短路匝数为10匝。正常情况下，定转子绕组电流三相对称，定子电流基波频率为f=50Hz，当转差率为0.1时，转子侧电流频率为sf=5Hz。当转子绕组发生匝间短路后，仿真结果为电机在1s左右达到稳态，稳态时的定子电流波形如图2所示。

图2　s=0.1时转子匝间短路定子电流波形

同时对转差率较小的情况进行分析，取s=0.005。正常情况下，定子电流基波频率为f=50Hz，转子侧电流频率为sf=0.25Hz。当转子绕组发生匝间短路后，定子电流波形如图3。

由图2～图3可知，故障后定子绕组电流感应生成了谐波分量，不再对称。根据文献，发生故障后定子侧主要产生的谐波分量为(1-2s)f，一般把定子侧产生的(1-2s)f频率谐波作为短路后的特征量，在转差率分别为0.1和0.005时，特征量分别为40Hz和49.5Hz谐波。

图3　s=0.005时转子匝间短路定子电流波形

提取上述仿真中得到的定子A相电流Ia，采用FFT方法对信号进行谐波分析，采样时间T分别取0.5s和10s，采样频率为fs=1000Hz。分析结果如图4～图7所示。

图4　s=0.1时定子电流采样0.5s的FFT频谱

图5　s=0.1时定子电流采样10s的FFT频谱

图6　s=0.005时定子电流采样0.5s的FFT频谱

由图4～图7可知： 当转差率为0.1时，采用FFT分析无论采样时间长短，都能够较准确地检测到40Hz谐波分量；若转差率为0.005，当采样时间较短取0.5s时，FFT分析准确度明显不足，只能检测到50Hz基波，只有取较长采样时间 10s 后，经过FFT分析才可以识别出49.5Hz的谐波分量。可见转差率较小且采样时间较短时，使用FFT方法无法准确检测到频率接近基波的谐波分量，频率为(1-2s)f的谐波分量会被基波的泄露所淹没，产生了频谱泄露的现象。

图7　s=0.005时定子电流采样10s的FFT频谱

采用本文中的MUSIC算法对故障信号进行分析，采样时间为0.5s，采样频率为fs=1000Hz，与FFT分析相同。分析结果如图8～图9所示。

图8　s=0.1时定子电流采样0.5s的MUSIC频谱

图9　s=0.005时定子电流采样0.5s的MUSIC频谱

由图8～图9可知： 即使选取0.5s的较短采样时间，MUSIC算法对故障特征量的处理结果仍然与选取10s的FFT算法处理结果基本吻合，可见其在短时采样时具有非常高的精度，较为准确地检测到故障特征量。这是由于MUSIC算法的精度决定于计算过程中选用的阵元数，在采样点较少的情况下依然能够分辨出频率相接近的谐波分量，有效地避免了频谱泄露现象。

进一步使用求根MUSIC算法得到谐波频率，并结合Prony算法计算故障信号谐波分量的幅值和相角参数，计算的结果如表1所示，其中，频率和幅值均为真实幅值，求得的相角是把起始采样点即开始仿真后1s时的数据看作时间t=0的相角。

表1　求根MUSIC与扩展Prony对故障特征量的计算结果

为了验证计算结果的准确性，根据表中数据对故障后的定子电流信号进行拟合，拟合后的结果如图10～图11所示。

图10　s=0.1时故障后定子电流波形(上)和采用本文算法的拟合波形(下)

图11　s=0.005时故障后定子电流波形(上)和采用本文算法的拟合波形(下)

由图11可知： 采用本文方法计算的数据对故障量进行拟合的结果与原始采样数据的波形十分接近。仿真结果说明，采用求根MUSIC算法与Prony算法的双馈异步发电机转子匝间短路检测方法是可行的，而且由于其短时采样计算精度较高，保证了检测的可靠性。

4结语

经过理论研究，双馈异步发电机转子绕组匝间短路稳态后，定子绕组会感应出(1±2s)f频率谐波，取(1-2s)f为故障特征量。基于多回路理论，在MATLAB软件中对双馈风力发电机进行仿真并模拟转子绕组匝间短路故障。在进行定子电流谐波分析的过程中，若采样时间较短，采用FFT方法，在信号中占比例较大的基波分量会淹没与基波频率接近的谐波分量，即产生了频谱泄露现象，会导致无法检测到转差率较小时的短路特征量。采用本文的求根MUSIC算法，一方面解决了FFT算法存在的频谱泄露现象，可以在较短的采样时间内检测到故障特征量；另一方面由于引入了Prony算法，最终可以较精确地计算故障特征量的幅值、相位，为双馈异步电机转子匝间短路故障的诊断提供了依据。

【参 考 文 献】

[1]王宏胜,章玮,胡家兵,等.电网电压不对称故障条件下DFIG风电机组控制策略.电力系统自动化,2010,34(4)： 97-102.

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[3]李俊卿,王栋.双馈感应发电机转子匝间短路时定子电流谐波分析.电力系统自动化,2014(21)： 71-76.

[4]马宏忠,张志艳,张志新,等.双馈异步发电机定子匝间短路故障诊断研究.电机与控制学报,2011,15(11)： 50-54.

[5]李俊卿,于海波,张立鹏.EEMD-HHT方法在双馈式感应发电机定子匝间短路故障分析中的应用研究.华北电力大学学报(自然科学版),2014,41(5)： 41- 48.

[6]方瑞明,马宏忠.基于最小二乘支持矢量机的异步电机转子故障诊断研究.电工技术学报,2006,21(5)： 92-98.

[7]STEFANI A,YAZIDI A,ROSSI C,et al.Double fed induction machines diagnosis based on signature analysis of rotor modulating signals . IEEE Transactions on Industry Application, 2008,44(6)： 1711-1721.

[8]马宏忠,方瑞明,黄允凯,等.大型异步电机转子绕组故障特征量的新研究.大电机技术,2004(4)： 1- 4.

[9]马宏忠,时维俊,韩敬东,等.计及转子变换器控制策略的双馈风力发电机转子绕组故障诊断.中国电机工程学报,2013,33(18)： 119-125.

[10]张贤达.现代信号处理.北京： 清华大学出版社,2002.

[11]李新,程纯东,张淮清.基于实值Root-MUSIC和Prony算法的间谐波参数估计.电力自动化设备,2012,32(11)： 56-59.

[12]朱天敬,许伯强.MUSIC和Prony在电动机断条故障检测中的应用.电力系统及其自动化学报,2015,27(1)： 54-59.

[13]高景德,王祥珩,李发海.交流电机及其系统的分析.北京： 清华大学出版社,2005.

[14]李俊卿,张立鹏.计及转子静偏心的双馈式发电机转子匝间短路故障频谱特性的仿真分析.电机与控制学报,2015,19(6)： 1-5.

中国电器工业协会中小型电机分会

第七届四次会员大会隆重召开

中国电器工业协会中小型电机分会第七届四次会员大会于2016年6月15—19日在宁德市召开。参加会议的单位有180家企业近300名代表。中国电器工业协会执行副会长刘常生等领导到会指导工作并作重要讲话。会议还邀请了复旦大学孙立坚教授作“供给侧改革打造中国新经济”的主题报告。

会议由中国电器工业协会中小型电机分会秘书长金惟伟主持。宁德市政府副秘书长施勇先生发表了热情洋溢的欢迎词。

中国电器工业协会执行副会长刘常生寄语行业三句话： 一是希望企业结合实际逐步实现制造智能化，不搞形式；二是希望行业企业抱团出击，对接“一带一路”，协同发展；三是希望企业家认真分析，干正确的事，准确地干，企业要做百年老店，还靠自己。冀望分会在供给侧改革中，更好地服务企业，发挥纽带和桥梁作用。

中国质量认证中心产品四处郑士泉处长向与会代表介绍了接受国家发改委委托开展的节能惠民工程高效电机推广核查工作，讲解了核查的三个阶段，核查的要点，现场核查，后续安排等四个方面。

中国机电产品进出口商会电工产品分会副秘书长张森建言各位企业家关注国际形势变化，抓住中东地区市场的旺盛需求以及与“一带一路”十多个工业园区的合作机会，审慎决策。机电商会和中小型电机分会在工作上可以互补合作，把优质供应商推向国际市场。

中国电器工业协会中小型电机分会理事长吴业华向大会作了以“乘供给侧改革长风点燃创新驱动新引擎”为主题的2016年理事会工作报告。报告回顾了2015年主要工作，分析了当前电机行业发展面临的形势，提出了2016年工作思路及重点任务(全文另发)。

复旦大学经济管理学院孙立坚教授以翔实的数据，阐述了供给侧改革的紧迫性。指出了供给侧改革市场主导、公平竞争、创新驱动三足鼎立的逻辑，我国人才、海外投资、资源配置、制度四大红利的能力与国家实施负面清单、提高投融资效率、价格放开、宏观调控、国企改革为核心的改革方略；剖析了全球价值链重构与供给侧改革的方式。

会议期间，西门子大型传动部全球电机产品总监Christoph Noeth作了“能效——未来电机与驱动系统的挑战”的演讲，西门子(中国)有限公司过程工业与驱动集团副总裁、首席技术官付强先生作了“传动系统能效IES及西门子解决方案”的介绍。

中小型电机分会第七届四次会员大会在全体与会代表的共同努力下，完成了大会预定的各项议程，一致通过了理事会的工作报告，大会圆满成功。

(中国电器工业协会中小型电机分会曹莉敏供稿)

Perkins携多款新品亮相中国(上海)国际动力设备及发电机组展

2006年，Perkins在上海设立办事处。2008年，Perkins在中国无锡独资建立了第一个工厂，目前无锡工厂和上海办公室的员工将近500人。Perkins发电用产品营销经理葛赛民(Simon Gray)说：“中国的发电机市场增长非常强劲，Perkins正在积极将解决方案本土化，并不断努力跟上“中国制造2025”和“工业4.0”的发展。”在第十五届中国(上海)国际动力设备及发电机组展览会上，Perkins携带多款发动机亮相。这是Perkins连续第五年参加该展览，此次展览会上Perkins展示了其强大的产品阵容，包括4008-30TAGTM、1103A-33TTM、404A-22SGTM、1106A-70TAGTM、403A-11G/403D-11GTM等多款产品。

其中，4008-30TAGTM发动机首次亮相中国。该发动机为一款30L排量、空气对空气增压八缸柴油机。据葛赛民介绍说：“4008-30TAGTM的ElectropaK配置于50Hz时，无论用作常用或备用发电，其额定功率(50Hz)均可配合900～1250kVA的各个主要功率点。4008-30TAGTM继承了4008TAGTM阵容既有的高可靠性和超卓性能，同时能让客户获得更高的输出功率，达到1250kVA，在高达3000m的环境下也能畅顺操作。”

此外，此次展会展出的较小机型柴油机400系列成员404A-22SG1TM也是在国内首次展出。该产品设计采用标准工艺的核心机型，使用天然气，完全符合环保、高效的要求，工作最大峰值可以达到20kVA，不间断工作时间长达1000h，并可应用在电信等各种不同行业。

与此同时，Perkins增添了其产品线范围，带来了Perkins自主研制的柴油机机油，以增加发动机的寿命。目前该款产品按区域进行供应，市场反响非常好。

Perkins除了不断开发新的机型外，在现有产品基础上也会不断的挖掘新的性能。葛赛民介绍说：“这次展出的1106机型就是在原有机型基础上增加了50Hz、60Hz的使用频率调节，让OEM厂商能够出口更多的国家，比如沙特阿拉伯、菲律宾这些频率要求不同的国家。”

目前，发电机市场的竞争非常激烈，葛赛民则认为：“这种竞争是一件非常好的事情，有了竞争才能激励厂商去研发更好的产品，持续地提高产品的性能，更好的去追求市场和价格的定位。Perkins的品牌和丰富的产品线是最大的竞争优势，同时，Perkins拥有强大的代理商和分销商网络的支持，在品牌的经验、支持和售后上都拥有极大的优势。Perkins也会不断改进产品来适应客户的需要。”

未来，“Perkins将继续关注中国市场，更好地为客户服务。凭借着Perkins强大的产品线、完善的代理商网络以及丰富的品牌经验，Perkins将扎根于中国市场，积极设计和开发新的产品，以应对中国市场的发展需求。”葛赛民补充说。

可持续性发展，尤其是对环保的承诺，一直是Perkins企业文化中的重要部分，这一承诺也始终贯穿在其产品的整个生命周期，包括从研发到生产以及日常运作的每个方面。Perkins产品能满足全球各个国家当地的排放标准，作为行业里的领先企业，Perkins有着满足更高的排放标准的技术储备。

(Perkins发动机有限公司供稿)

西门子与歌美飒合并风电业务打造风电行业巨擘

西门子与歌美飒签订约束性协议，合并双方的风电业务(包括西门子风电服务业务)以打造全球风电市场的领先企业。西门子将从合并后的公司获得新发股份，并拥有59%的股权，歌美飒现有股东将拥有41%股权。根据并购协议安排，在并购完成后，西门子即向歌美飒股东(不包括西门子自身)支付每股3.75欧元的现金补偿(在并购结束之前所有普通红利之外额外支付)。

西门子与歌美飒在全球布局、现有产品组合和技术方面高度互补。合并后的业务将覆盖全球所有重要地区市场，生产基地遍布所有大洲。西门子风电业务在北美和北欧拥有坚实的基础，而歌美飒在印度、拉美和南欧等新兴市场表现优秀。此外，整合后的产品组合将覆盖所有风电等级，并能服务所有主要细分市场，更好地满足客户的需求。

此次并购计划得到了歌美飒董事会和西门子管理委员会的一致支持。Iberdrola公司和西门子签订了一份股东协议，将在交易完成后持有合并后公司约8%的股份。该交易需经歌美飒股东批准，并符合其他成交条件，例如获得西班牙国家证券市场委员会(CNMV)关于并购控制的许可以及在合并完成后无需进行强制要约收购的批准。并购过程的监督工作由歌美飒委托临时成立的并购委员会负责，该委员会将全部由专门的独立理事组成。并购预计于2017年第一季度完成。

(西门子(中国)有限公司供稿)

菲亚特动力科技携多款创新产品亮相2016上海动力展

2016年5月25日，菲亚特动力科技携多款产品亮相第十五届中国(上海)国际动力及发电机组展览会。菲亚特动力科技作为电力解决方案的供应商，在上海新国际博览中心重点展示了旗下CURSOR 16、CURSOR 9以及NEF 45等创新产品，其全新技术和高端的制造工艺吸引了各方关注。

随着全球气候以及环境问题的日益凸显，各国对于环境保护的认知和重视程度逐步提升，先后制定了发动机排放标准，以减少广泛应用于生产、生活中的发动机污染物排放。而机械制造商则面对着严峻的考验，在提升产品性能的同时，降低油耗、减少排放成为不得不考虑的技术挑战。由于非道路发动机污染物排放控制技术相对落后，相对于排放控制已较为严格的汽车而言，具有更大减排潜力。

在此次展会上，菲亚特动力科技展示的CURSOR 16 G-Drive诠释了菲亚特动力科技一贯追求的“高效节能”，充分满足了市场对于出众性能以及节能减排的双重期望。作为能满足非道路4阶段排放要求的16L新发动机，发电用柴油发动机CURSOR 16延续了菲亚特动力科技2014年度获奖柴油机的设计精髓，具有卓越的负载响应，最佳的油耗，超长的长保养周期和低噪声运转的特性。CURSOR 16的油耗比竞争对手平均低11%(采用二代共轨燃油喷射系统，喷射压力高达2200bar，并采用精确的燃油喷射控制方法)，降低了用户的总使用成本。超长润滑油保养周期高达600h，并采用市场上容量最小的润滑油系统，润滑油加注量比竞争对手平均小38%。它是市场上最紧凑高效的发动机，拥有400kVA机组外形，并提供超过600kVA超强输出功率。CURSOR 16进行过22000小时以上的台架实验，整机选用重型及高耐磨配件，如钢制活塞和致密石墨铸铁气缸盖，保证了产品的耐久性和可靠性，完全符合机组在恶劣工况下的常载要求。

菲亚特动力科技亚太区负责人卡罗先生表示：“中国是菲亚特动力科技的重要市场，菲亚特动力科技将进一步提升产品和服务，深化和本地行业的交流，持续为中国市场引入国际先进的节能理念、技术和产品，以同时满足中国客户对性能和环保的需求。”

创新始终菲亚特动力科技的发展动力。利用其卓越的创新技术，菲亚特动力科技成功地将发动机排放法规转化为其发展契机，结合更高的产品性能和更低的运营成本，在市场上赢得了竞争优势。除了CURSOR 16，菲亚特动力科技还展示了CURSOR 9以及NEF 45等产品。本次在上海动力展上展示的产品和技术表明，菲亚特动力科技已经能够提供满足各国发动机排放法规要求的发动机解决方案，将进一步助推全球节能减排的进程。

(菲亚特动力科技供稿)

ABB推出首款船舶辅机专用涡轮增压器

ABB在第28届国际内燃机大会上推出了与IHI株式会社合作研发的首款船舶辅机专用涡轮增压器。该系列产品操作简单、维护方便，支持用户基于涡轮增压器的实际状态自行拆检保养。

新型MXP系列涡轮增压器的推出是ABB聚焦细分市场和具体应用、帮助大功率发动机制造商和终端用户实现增值战略的重要举措之一。作为一款为船用辅机度身定制的涡轮增压器，它可适用于燃烧重油输出功率小于2MW的中速柴油机。

由于采用复杂程度较低的零部件，这款“自助服务型”涡轮增压器支持船员根据设备的实际状态自行安排拆检保养，最大程度地提高设备可用性和灵活性，降低运营成本。ABB还将提供的一款数字化互动应用软件，方便船员通过移动设备了解这款产品的零部件构成及性能，以更好地进行设备维护。

此外，该产品秉承了可以满足散货船、油轮和中型集装箱船等各类船舶的运行要求。它能帮助船用辅机实现卓越的负荷响应，提高发动机在部分负荷工况下的性能，从而有效降低油耗。在排放法规方面，这款新型涡轮增压器可帮助发动机达到国际海事组织Tier II排放标准而无需采用额外的措施或装置。

(ABB(中国)有限公司供稿)

*基金项目：河北省自然科学基金资助项目(2014502015)

作者简介：李俊卿(1967—)，女，博士，教授，研究方向为新能源发电、交流电机及其系统分析、电机在线监测与故障诊断。 朱锦山(1991—)，男，硕士研究生，研究方向为新能源发电、交流电机及其系统分析、电机在线监测与故障诊断。

中图分类号：TM 346+.2

文献标志码：A

文章编号：1673-6540(2016)06- 0074- 05

收稿日期：2016-01-04

The Application of Root-MUSIC Algorithm in Doubly-Fed Induction Generator Rotor Inter-Turn Short Circuit Fault Analysis*

LIJunqing,ZHUJinshan

(School of Electrical Engineering, North China Electric Power University, Baoding 071003, China)

Abstract：Rotor winding inter-turn short circuit fault is one of the common faults of the doubly-fed induction generator, and serious short-circuit fault can cause a large economic loss, therefore, the analysis of short circuit characteristics has a certain significance. Root-MUSIC algorithm is a kind of accurate spatial signal analysis method，which is more accurate than FFT and solves the problem of spectral leakage when using FFT with short sampling time. Combining Root-MUSIC algorithm with Prony algorithm can accurately calculate the fault feature frequency, amplitude value and phase parameters. Simulation results show that combining the Prony algorithm with root-MUSIC algorithm as the fault monitoring method is feasible and provides the basis for fault diagnosis.

Key words：doubly-fed induction generator; rotor inter-turn short circuit fault; root-MUSIC algorithm; prony algorithm