本文選題：半直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī) + 斷路故障　； 參考：《北京交通大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：風(fēng)力發(fā)電是新能源發(fā)電的一個(gè)重要組成部分,目前,我國風(fēng)力發(fā)電機(jī)的裝機(jī)容量是世界上新增裝機(jī)容量和累計(jì)裝機(jī)容量最多的國家。半直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)綜合了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)和直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn),是未來風(fēng)電發(fā)展的主要發(fā)展趨勢之一。作為風(fēng)電并網(wǎng)的核心部件,半直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過程中受到高溫、振動等影響,易發(fā)生斷路、失磁或短路等故障情況,同時(shí)由于風(fēng)能的隨機(jī)性和間歇性,發(fā)電機(jī)經(jīng)常在不同風(fēng)速下運(yùn)行,因此對不同風(fēng)速運(yùn)行時(shí)故障后特征量的準(zhǔn)確計(jì)算可以為半直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)在線監(jiān)測和故障診斷提供參考依據(jù),具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文以一臺1.5MW、32極半直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)為研究對象,基于電磁場理論,建立了半直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)二維場—路耦合數(shù)學(xué)模型,基于該模型對發(fā)電機(jī)斷路、短路及失磁故障后的特征量進(jìn)行了研究。首先,計(jì)算了發(fā)電機(jī)額定風(fēng)速運(yùn)行時(shí)的支路斷路故障和單相斷路故障,重點(diǎn)分析了故障前后的發(fā)電機(jī)相電壓、相電流和氣隙磁場；在此基礎(chǔ)上,研究了不同風(fēng)速發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí),斷路故障對發(fā)電機(jī)電磁場的影響。其次,建立了發(fā)電機(jī)額定風(fēng)速運(yùn)行時(shí)的三相短路故障、接地短路故障模型,研究了短路故障時(shí)發(fā)電機(jī)的相電流和轉(zhuǎn)矩；并分析了不同風(fēng)速下發(fā)電機(jī)三相短路故障對發(fā)電機(jī)相電流的影響。再次,重點(diǎn)研究了發(fā)電機(jī)額定風(fēng)速運(yùn)行時(shí)的一個(gè)單元結(jié)構(gòu)內(nèi)不同位置永磁體失磁故障,計(jì)算了發(fā)電機(jī)失磁故障的支路電流、漏磁系數(shù)、極弧系數(shù)等參數(shù)；同時(shí)以相鄰兩塊永磁體失磁故障為例,分析了發(fā)電機(jī)在不同風(fēng)速下運(yùn)行時(shí)該故障對發(fā)電機(jī)電磁場的影響。最后,考慮發(fā)電機(jī)在發(fā)生失磁故障后,繼電裝置未切除發(fā)電機(jī)的情況下,可能出現(xiàn)的失磁斷路復(fù)合故障和失磁短路復(fù)合故障,以失磁斷路復(fù)合故障、失磁三相短路復(fù)合故障、失磁接地短路復(fù)合故障為例,研究了復(fù)合故障對發(fā)電機(jī)電流的影響。為了驗(yàn)證失磁故障計(jì)算方法的準(zhǔn)確性,本文用該方法對一臺相似結(jié)構(gòu)的小型永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)單塊永磁體失磁故障進(jìn)行仿真計(jì)算,并將計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比,誤差在合理范圍內(nèi)。通過對上述各故障的研究,可得到不同故障情況對發(fā)電機(jī)電流、電壓、電磁轉(zhuǎn)矩等參數(shù)的影響，為永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)在線監(jiān)測和故障診斷提供了參考依據(jù)。
[Abstract]:Wind power generation is an important part of new energy generation. At present, the installed capacity of wind turbines in China is the largest in the world. The semi-direct-drive permanent magnet wind turbine integrates the advantages of doubly-fed wind turbine and direct-drive permanent magnet wind generator, and is one of the main development trends of wind power in the future. As the core component of wind power grid connection, the semi-direct-drive permanent magnet wind turbine is affected by high temperature, vibration and so on during its operation. It is prone to break the circuit, lose magnetic field or short circuit, and because of the randomness and intermittency of wind energy, Generators often operate under different wind speeds. Therefore, the accurate calculation of fault characteristics for semi-direct-drive permanent magnet wind turbines can provide a reference for on-line monitoring and fault diagnosis of semi-direct-drive permanent magnet wind turbines, which is of great practical significance. In this paper, a 1.5MW-32 pole semi-direct-drive permanent magnet wind turbine is taken as the research object. Based on the theory of electromagnetic field, a two-dimensional field-circuit coupling mathematical model of semi-direct-drive permanent magnet wind turbine is established, based on which the generator is cut off. The characteristics of short-circuit and lost-excitation fault are studied. First of all, the branch and single-phase fault of generator with rated wind speed are calculated, and the phase voltage, phase current and gap magnetic field of generator before and after the fault are analyzed, and on the basis of this, the operation of generator with different wind speed is studied. The effect of Breaking Fault on electromagnetic Field of Generator. Secondly, the three-phase short-circuit fault and grounding short-circuit fault model of generator with rated wind speed are established, and the phase current and torque of generator under short-circuit fault are studied. The effect of three-phase short-circuit fault on generator phase current under different wind speed is analyzed. Thirdly, the failure of permanent magnet in different positions in one unit structure is studied, and the parameters of the fault, such as branch current, flux leakage coefficient and pole arc coefficient, are calculated. At the same time, taking two adjacent permanent magnets as an example, the effect of the faults on the electromagnetic field of generators under different wind speeds is analyzed. Finally, when the generator has lost its magnetic field and the relay device has not excised the generator, the compound fault of the lost magnetic circuit and the composite fault of the lost magnetic circuit are considered, so that the compound fault of the lost magnetic circuit and the three-phase short circuit of the lost excitation are taken into account. The influence of compound fault on generator current is studied. In order to verify the accuracy of the calculation method for the loss of magnetic field, this paper uses this method to simulate the failure of a single permanent magnet of a small permanent magnet wind generator with similar structure, and compares the calculated results with the experimental results. The error is within a reasonable range. Through the study of the above faults, the influence of different fault conditions on the generator current, voltage, electromagnetic torque and other parameters can be obtained, which provides a reference for the on-line monitoring and fault diagnosis of permanent magnet wind turbine generator.
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM315

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本文編號：1884206