【摘要】：無刷勵(lì)磁取消了碳刷和滑環(huán),可靠性高,維護(hù)工作量小,成為了核電大容量機(jī)組的首選勵(lì)磁方式。但是無刷勵(lì)磁機(jī)的電樞繞組及旋轉(zhuǎn)整流器一直處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài),旋轉(zhuǎn)二極管很容易發(fā)生故障,對(duì)其進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)視十分困難。本文的研究目標(biāo)是利用運(yùn)行中的電氣量實(shí)現(xiàn)對(duì)無刷勵(lì)磁機(jī)旋轉(zhuǎn)整流系統(tǒng)故障的監(jiān)測(cè),以及時(shí)發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)整流器早期故障狀態(tài),從而避免長(zhǎng)期故障運(yùn)行而造成的嚴(yán)重事故。為突破以往無法準(zhǔn)確計(jì)算故障時(shí)勵(lì)磁機(jī)電氣量的研究瓶頸,本文使用有限元算法來對(duì)無刷勵(lì)磁機(jī)內(nèi)部電磁場(chǎng)進(jìn)行分析,并在Ansys/Maxwell仿真平臺(tái)上建立無刷勵(lì)磁機(jī)及旋轉(zhuǎn)整流系統(tǒng)的場(chǎng)路耦合模型。該模型完全按照勵(lì)磁機(jī)的實(shí)際結(jié)構(gòu)和實(shí)際尺寸建立,可以對(duì)旋轉(zhuǎn)整流器正常及故障運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行仿真,得到各種運(yùn)行狀態(tài)下的電氣量(如電壓、電流、磁鏈等)。本文以紅沿河39相無刷勵(lì)磁機(jī)為研究對(duì)象,對(duì)其進(jìn)行了仿真建模,并通過額定及實(shí)際運(yùn)行的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了模型的正確性。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際中無刷勵(lì)磁機(jī)所處的“弱保護(hù)”的狀態(tài),本文提出了基于勵(lì)磁機(jī)定子電流的旋轉(zhuǎn)整流系統(tǒng)故障基本分析方法。結(jié)合仿真計(jì)算,對(duì)兩種無刷勵(lì)磁機(jī)旋轉(zhuǎn)整流器故障特征進(jìn)行了理論分析,定性地分析了在旋轉(zhuǎn)整流橋正常及故障狀態(tài)下的定子電流諧波特征。理論分析和仿真結(jié)果都表明,當(dāng)旋轉(zhuǎn)整流器一管開路故障時(shí),定子電流中將感應(yīng)出大量低次諧波,這些低次諧波含量與正常情況下存在明顯差異。在此基礎(chǔ)上,并通過定量的仿真分析得到基于勵(lì)磁機(jī)定子電流的旋轉(zhuǎn)整流系統(tǒng)故障監(jiān)測(cè)方案及監(jiān)測(cè)閾值。為了更直觀地提取出勵(lì)磁機(jī)的氣隙磁場(chǎng)特征,本文在勵(lì)磁機(jī)定子上裝設(shè)了 d軸探測(cè)線圈及q軸探測(cè)線圈。對(duì)正常及故障運(yùn)行情況下的探測(cè)線圈感應(yīng)電勢(shì)進(jìn)行了仿真,并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行傅里葉分解,結(jié)果表明,探測(cè)線圈感應(yīng)電勢(shì)諧波特征和定子電流諧波特征相同,但是在故障情況下探測(cè)線圈感應(yīng)電勢(shì)諧波特征更加明顯。在勵(lì)磁機(jī)一管開路及一相開路情況下,探測(cè)線圈感應(yīng)電勢(shì)出現(xiàn)大量低次諧波。最后,基于探測(cè)線圈感應(yīng)電勢(shì),提出了旋轉(zhuǎn)整流器故障監(jiān)測(cè)方案。兩種監(jiān)測(cè)方案為實(shí)際核電工程中對(duì)無刷勵(lì)磁機(jī)旋轉(zhuǎn)整流系統(tǒng)的保護(hù)和監(jiān)測(cè)提供了有效的依據(jù),可實(shí)現(xiàn)對(duì)無刷勵(lì)磁機(jī)旋轉(zhuǎn)整流系統(tǒng)一管開路及一相開路情況下的快速判斷。
【圖文】：

國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀逡逑無刷勵(lì)磁機(jī)的旋轉(zhuǎn)整流器是系統(tǒng)的重要組成部分。由于旋轉(zhuǎn)整流二極管高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，且二極管存在不可避免的過熱老化，旋轉(zhuǎn)整流系統(tǒng)發(fā)生率更高。對(duì)于這個(gè)問題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開展了許多研究工作，本節(jié)主要從與本文研究?jī)?nèi)容相關(guān)的方面介紹無刷勵(lì)磁機(jī)旋轉(zhuǎn)整流系統(tǒng)故障國(guó)內(nèi)外研（１）無刷勵(lì)磁系統(tǒng)準(zhǔn)確建模；（２）旋轉(zhuǎn)整流系統(tǒng)故障監(jiān)測(cè)方案；（３）置方案。逡逑１無刷勵(lì)磁系統(tǒng)建模國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀逡逑無刷勵(lì)磁系統(tǒng)的準(zhǔn)確建模一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者重點(diǎn)研究的課題。特別是對(duì)極管的故障監(jiān)測(cè)，如果無法得到無刷勵(lì)磁系統(tǒng)的準(zhǔn)確模型，那么對(duì)于正確性就難以判斷。而無刷勵(lì)磁機(jī)中電機(jī)參數(shù)往往很難準(zhǔn)確獲得，并且公式復(fù)雜，對(duì)于計(jì)算速度是很大的考驗(yàn)。逡逑勵(lì)磁機(jī)勵(lì)邐旋流橋邐發(fā)電機(jī)勵(lì)逡逑邐

圖１－２分流器及諧波傳感器工作原理圖逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｗｏｒｋｉｎｇ邋ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｓｈｕｎｔ邋ａｎｄ邋ｈａｒｍｏｎｉｃ邋組中經(jīng)過的電流還受到勵(lì)磁電源的影響，如。文獻(xiàn)［１２］中，作者采用在定子機(jī)座上重新安裝還安裝了邋４個(gè)備用探測(cè)線圈。當(dāng)故障報(bào)警時(shí)，其和正常運(yùn)行時(shí)波形差異較大，，判斷旋轉(zhuǎn)整時(shí)性和精確度，一般在故障發(fā)生之后才能實(shí)現(xiàn)要實(shí)現(xiàn)對(duì)無刷勵(lì)磁機(jī)旋轉(zhuǎn)整流器故障診斷系
【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)】：TN31;TM623

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2589337