兆瓦級(jí)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)失磁故障下電磁場(chǎng)與溫度場(chǎng)研究.pdf

1、采用全功率變流器的永磁直驅(qū)、半直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，具有功率密度大、輸出電能品質(zhì)高、效率高、對(duì)電機(jī)本身及電網(wǎng)的穩(wěn)定性高、低電壓穿越能力強(qiáng)等特點(diǎn)，并且隨著永磁技術(shù)與大功率變流技術(shù)的提高，永磁同步發(fā)電機(jī)逐漸在大型風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。但是，永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，轉(zhuǎn)子上釹鐵硼永磁體在受到高溫、電樞電流、振動(dòng)等因素影響時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)局部的退磁、不可逆失磁等現(xiàn)象。永磁同步發(fā)電機(jī)一旦出現(xiàn)失磁故障，不僅會(huì)使輸出的電能質(zhì)量下降，嚴(yán)重的可能對(duì)電網(wǎng)

2、產(chǎn)生大的沖擊。因此，對(duì)永磁同步發(fā)電機(jī)失磁故障特征量的有效檢測(cè)并準(zhǔn)確的做出判定是十分重要的。
　　本文對(duì)1.5MW、32極、并聯(lián)支路數(shù)為4的分?jǐn)?shù)槽永磁同步發(fā)電機(jī)的失磁故障特征進(jìn)行了研究。建立了不同失磁程度的永磁同步發(fā)電機(jī)的全域二維瞬態(tài)電磁場(chǎng)數(shù)學(xué)模型，采用場(chǎng)-路耦合時(shí)步有限元法對(duì)失磁故障狀態(tài)下電機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了求解計(jì)算。通過(guò)對(duì)電磁場(chǎng)計(jì)算，分析了額定負(fù)載時(shí)不同程度失磁故障下磁場(chǎng)的分布特性;定量的研究了失磁故障對(duì)定子鐵心不同位置上磁密隨

3、時(shí)間的演變規(guī)律;對(duì)不同失磁故障情況下的氣隙磁密中各次諧波頻譜進(jìn)行了分析，基于對(duì)諧波成分在失磁前后變化故障特征量的檢測(cè)方法，可為永磁同步發(fā)電機(jī)失磁故障的在線診斷方法提供一定的理論依據(jù)。
　　基于時(shí)步有限元法，對(duì)不同失磁故障下電機(jī)的支路反電勢(shì)及支路電流進(jìn)行了計(jì)算，并對(duì)失磁故障前后支路空載反電勢(shì)波形、空載及負(fù)載情況下的支路電流波形的演變規(guī)律進(jìn)行了研究，找出了電機(jī)失磁故障的特征，并通過(guò)對(duì)小型樣機(jī)的失磁實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了計(jì)算方法的合理性。并且，在失

4、磁故障電機(jī)磁場(chǎng)計(jì)算的基礎(chǔ)上，對(duì)電機(jī)失磁情況下定子脈振激振力、轉(zhuǎn)子不平衡磁拉力進(jìn)行了計(jì)算與分析，得出了失磁故障對(duì)電機(jī)受力分布的影響，為通過(guò)檢測(cè)電磁振動(dòng)和噪聲的方法來(lái)判定電機(jī)是否出現(xiàn)失磁故障提供了理論依據(jù)。
　　永磁同步發(fā)電機(jī)失磁故障不對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)的各部分損耗發(fā)生變化，損耗值的不同分布直接會(huì)影響到電機(jī)的溫度場(chǎng)，因此，本文對(duì)不同失磁故障運(yùn)行時(shí)的定轉(zhuǎn)子溫度場(chǎng)進(jìn)行了研究。建立了無(wú)失磁、單塊永磁體失磁及相鄰兩塊永磁體失磁時(shí)定轉(zhuǎn)子三維