兆瓦級永磁風力發(fā)電機失磁故障下電磁場與溫度場研究.pdf

1、采用全功率變流器的永磁直驅(qū)、半直驅(qū)風力發(fā)電系統(tǒng)，具有功率密度大、輸出電能品質(zhì)高、效率高、對電機本身及電網(wǎng)的穩(wěn)定性高、低電壓穿越能力強等特點，并且隨著永磁技術與大功率變流技術的提高，永磁同步發(fā)電機逐漸在大型風力發(fā)電領域得到廣泛的應用。但是，永磁風力發(fā)電機在運行過程中，轉(zhuǎn)子上釹鐵硼永磁體在受到高溫、電樞電流、振動等因素影響時，可能會出現(xiàn)局部的退磁、不可逆失磁等現(xiàn)象。永磁同步發(fā)電機一旦出現(xiàn)失磁故障，不僅會使輸出的電能質(zhì)量下降，嚴重的可能對電網(wǎng)

2、產(chǎn)生大的沖擊。因此，對永磁同步發(fā)電機失磁故障特征量的有效檢測并準確的做出判定是十分重要的。
　　本文對1.5MW、32極、并聯(lián)支路數(shù)為4的分數(shù)槽永磁同步發(fā)電機的失磁故障特征進行了研究。建立了不同失磁程度的永磁同步發(fā)電機的全域二維瞬態(tài)電磁場數(shù)學模型，采用場-路耦合時步有限元法對失磁故障狀態(tài)下電機的數(shù)學模型進行了求解計算。通過對電磁場計算，分析了額定負載時不同程度失磁故障下磁場的分布特性;定量的研究了失磁故障對定子鐵心不同位置上磁密隨

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

4、磁故障電機磁場計算的基礎上，對電機失磁情況下定子脈振激振力、轉(zhuǎn)子不平衡磁拉力進行了計算與分析，得出了失磁故障對電機受力分布的影響，為通過檢測電磁振動和噪聲的方法來判定電機是否出現(xiàn)失磁故障提供了理論依據(jù)。
　　永磁同步發(fā)電機失磁故障不對稱運行時，會導致電機的各部分損耗發(fā)生變化，損耗值的不同分布直接會影響到電機的溫度場，因此，本文對不同失磁故障運行時的定轉(zhuǎn)子溫度場進行了研究。建立了無失磁、單塊永磁體失磁及相鄰兩塊永磁體失磁時定轉(zhuǎn)子三維