【摘要】：不對(duì)中是雙饋式風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)中一種十分常見(jiàn)的故障,它會(huì)導(dǎo)致軸系振動(dòng)、軸承磨損等,對(duì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生影響,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)鸢l(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子偏心。在發(fā)電機(jī)內(nèi)部耦合的電磁場(chǎng)是決定其運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)鍵指標(biāo)之一,因此針對(duì)各種故障狀態(tài)下電磁場(chǎng)的變化進(jìn)行研究,對(duì)于故障檢測(cè)和發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)優(yōu)化都具有重要參考意義。本文依托國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“雙饋式風(fēng)電機(jī)組同軸度誤差故障機(jī)理與診斷技術(shù)研究”(51577008),主要完成了以下工作:1.在已完成基于ADAMS的風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型和MATLAB/Simulink雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其控制系統(tǒng)模型的前提上,基于Ansoft Maxwell搭建了 1.5MW雙饋式發(fā)電機(jī)有限元模型,解析法推導(dǎo)出氣隙磁密與電磁力密度的表達(dá)式,通過(guò)空載特性仿真結(jié)果與電機(jī)學(xué)理論分析對(duì)比驗(yàn)證了模型的正確性。2.通過(guò)聯(lián)合仿真對(duì)正常、風(fēng)速突變、平行不對(duì)中、角度不對(duì)中、綜合不對(duì)中五種工況下的電磁場(chǎng)變化進(jìn)行分析,重點(diǎn)分析了各種不對(duì)中故障下氣隙磁密與電磁力密度在時(shí)間和空間中的變化,推導(dǎo)出二者在不對(duì)中故障下的解析表達(dá)式,總結(jié)出二者的峰值、均值以及幅頻特性的變化規(guī)律。3.考慮到不對(duì)中嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子偏心,故建立靜偏心故障模型以及靜偏心與不對(duì)中同時(shí)存在的復(fù)合故障模型,推導(dǎo)出氣隙磁密與電磁力密度在靜偏心故障下的解析表達(dá)式,結(jié)合仿真結(jié)果總結(jié)出二者在靜偏心故障下的變化規(guī)律。對(duì)復(fù)合故障與單一故障下的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析對(duì)比,總結(jié)出參數(shù)在復(fù)合故障下的變化特點(diǎn)。4.針對(duì)氣隙磁密與電磁力密度隨時(shí)間和空間同時(shí)變化的特點(diǎn),提取正常、風(fēng)速突變、不對(duì)中、靜偏心以及復(fù)合故障五種工況下的時(shí)空數(shù)據(jù),繪制時(shí)空分布曲面,采用二維傅里葉變換(2D-FFT)處理數(shù)據(jù),得到各種工況下頻率-空間階次-幅值的變化特點(diǎn)。結(jié)果表明在不同工況下,頻率和空間階次會(huì)出現(xiàn)不同的變化規(guī)律,可為故障診斷以及電磁振動(dòng)等相關(guān)研究提供理論參考。
【圖文】：

在目前的風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域中，雙饋式發(fā)電系統(tǒng)是最主流的發(fā)電系統(tǒng)。本文所研逡逑究的１．５ＭＷ雙饋式風(fēng)電機(jī)組主要由以下幾部分組成：風(fēng)輪、主軸、齒輪箱、聯(lián)軸逡逑器、發(fā)電機(jī)、機(jī)艙、塔架等。其整體結(jié)構(gòu)如圖２－１所示，其中齒輪箱和雙饋式發(fā)電逡逑機(jī)是整個(gè)機(jī)組的兩大核心部件。逡逑二…】片輪８逡逑＇灥邋ｊ逡逑—，逡逑■卜堪架逡逑圖２－１雙饋式風(fēng)電機(jī)組結(jié)構(gòu)逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ＤＦＷＴ逡逑傳動(dòng)系統(tǒng)主要由主軸、齒輪箱、聯(lián)軸器等組成。主軸安裝在齒輪箱和風(fēng)輪之逡逑間，也稱為低速軸，前端與輪轂利用螺栓實(shí)現(xiàn)剛性連接，后端與齒輪箱低速端相逡逑連接，受力較大。齒輪箱的結(jié)構(gòu)為兩級(jí)行星和一級(jí)平行軸圓柱齒輪傳動(dòng)，是整個(gè)逡逑機(jī)組最關(guān)鍵的零部件之一。實(shí)際工況下風(fēng)輪一般在低轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，而發(fā)電機(jī)在高逡逑轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，為了保證二者轉(zhuǎn)速相匹配，所以機(jī)組需要采用增速齒輪箱，傳動(dòng)比逡逑可達(dá)到１００左右，從而使齒輪箱通過(guò)聯(lián)軸器將風(fēng)能耦合到發(fā)電機(jī)中。聯(lián)軸器連接逡逑發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸與齒輪箱高速軸，一般為柔性連接，允許其徑向和軸向產(chǎn)生一定的逡逑偏差

連接到三個(gè)集電環(huán)上，在轉(zhuǎn)軸上裝有兩個(gè)軸流風(fēng)扇用于發(fā)電機(jī)散熱。轉(zhuǎn)子通過(guò)固逡逑定在機(jī)座兩邊的端蓋支撐，端蓋上裝有軸承。電刷罩安裝在轉(zhuǎn)子集電環(huán)的一側(cè)并逡逑固定在電刷罩內(nèi)，電刷與集電環(huán)通過(guò)刷窩上的彈簧緊密接觸。圖２－２為雙饋式發(fā)電逡逑機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。逡逑極座邐集電環(huán)逡逑圖２－２雙饋式發(fā)電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)逡逑Ｆｉｇ．２－２邋Ｉｎｔｅｒｎａｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ＤＦＩＧ逡逑２．１．２雙饋式發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)逡逑由于雙饋式發(fā)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)定子和轉(zhuǎn)子三相對(duì)稱繞組均外接電網(wǎng)，所以其氣逡逑隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)由定子、轉(zhuǎn)子電流共同建立，使得雙饋式發(fā)電機(jī)在多變的運(yùn)行狀態(tài)下逡逑兼有異步、同步兩種電機(jī)的運(yùn)行特性［３３］。將Ｐ記為雙饋式發(fā)電機(jī)極對(duì)數(shù)，《為同步逡逑轉(zhuǎn)速，為電網(wǎng)工頻，根據(jù)電機(jī)學(xué)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)理論，同步轉(zhuǎn)速《，極對(duì)數(shù)Ｐ與電網(wǎng)工頻逡逑＿／１滿足下式：逡逑ｎ邋＝邋６０ｆｘｌ邋ｐ邐（２－１）逡逑轉(zhuǎn)子側(cè)由變流器通入勵(lì)磁電流，頻率記為／２，《２為轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相逡逑對(duì)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，，叫為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，與定子側(cè)同理，故有如下表達(dá)式：逡逑＝邋６０／２邋／邋ｐ邐（２－２）逡逑根據(jù)電機(jī)學(xué)理論可知，旋轉(zhuǎn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換最基本的條件為轉(zhuǎn)子繞組、逡逑１０逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM315

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2603437