發(fā)布時間：2020-03-18 23:35

【摘要】：無刷勵磁取消了碳刷和滑環(huán),可靠性高,維護工作量小,成為了核電大容量機組的首選勵磁方式。但是無刷勵磁機的電樞繞組及旋轉(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,對其進行保護和監(jiān)視十分困難。本文的研究目標是利用運行中的電氣量實現(xiàn)對無刷勵磁機旋轉(zhuǎn)整流系統(tǒng)故障的監(jiān)測,以及時發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)整流器早期故障狀態(tài),從而避免長期故障運行而造成的嚴重事故。為突破以往無法準確計算故障時勵磁機電氣量的研究瓶頸,本文使用有限元算法來對無刷勵磁機內(nèi)部電磁場進行分析,并在Ansys/Maxwell仿真平臺上建立無刷勵磁機及旋轉(zhuǎn)整流系統(tǒng)的場路耦合模型。該模型完全按照勵磁機的實際結(jié)構(gòu)和實際尺寸建立,可以對旋轉(zhuǎn)整流器正常及故障運行狀態(tài)進行仿真,得到各種運行狀態(tài)下的電氣量(如電壓、電流、磁鏈等)。本文以紅沿河39相無刷勵磁機為研究對象,對其進行了仿真建模,并通過額定及實際運行的現(xiàn)場數(shù)據(jù)驗證了模型的正確性。針對現(xiàn)場實際中無刷勵磁機所處的“弱保護”的狀態(tài),本文提出了基于勵磁機定子電流的旋轉(zhuǎn)整流系統(tǒng)故障基本分析方法。結(jié)合仿真計算,對兩種無刷勵磁機旋轉(zhuǎn)整流器故障特征進行了理論分析,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,當旋轉(zhuǎn)整流器一管開路故障時,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磁機定子電流的旋轉(zhuǎn)整流系統(tǒng)故障監(jiān)測方案及監(jiān)測閾值。為了更直觀地提取出勵磁機的氣隙磁場特征,本文在勵磁機定子上裝設(shè)了 d軸探測線圈及q軸探測線圈。對正常及故障運行情況下的探測線圈感應(yīng)電勢進行了仿真,并對仿真結(jié)果進行傅里葉分解,結(jié)果表明,探測線圈感應(yīng)電勢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線圈感應(yīng)電勢諧波特征更加明顯。在勵磁機一管開路及一相開路情況下,探測線圈感應(yīng)電勢出現(xiàn)大量低次諧波。最后,基于探測線圈感應(yīng)電勢,提出了旋轉(zhuǎn)整流器故障監(jiān)測方案。兩種監(jiān)測方案為實際核電工程中對無刷勵磁機旋轉(zhuǎn)整流系統(tǒng)的保護和監(jiān)測提供了有效的依據(jù),可實現(xiàn)對無刷勵磁機旋轉(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】：

國內(nèi)外研究現(xiàn)狀逡逑無刷勵磁機的旋轉(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。對于這個問題，國內(nèi)外學者開展了許多研究工作，本節(jié)主要從與本文研究內(nèi)容相關(guān)的方面介紹無刷勵磁機旋轉(zhuǎn)整流系統(tǒng)故障國內(nèi)外研（１）無刷勵磁系統(tǒng)準確建模；（２）旋轉(zhuǎn)整流系統(tǒng)故障監(jiān)測方案；（３）置方案。逡逑１無刷勵磁系統(tǒng)建模國內(nèi)外研究現(xiàn)狀逡逑無刷勵磁系統(tǒng)的準確建模一直是國內(nèi)外學者重點研究的課題。特別是對極管的故障監(jiān)測，如果無法得到無刷勵磁系統(tǒng)的準確模型，那么對于正確性就難以判斷。而無刷勵磁機中電機參數(shù)往往很難準確獲得，并且公式復(fù)雜，對于計算速度是很大的考驗。逡逑勵磁機勵邐旋流橋邐發(fā)電機勵逡逑邐

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)過的電流還受到勵磁電源的影響，如。文獻［１２］中，作者采用在定子機座上重新安裝還安裝了邋４個備用探測線圈。當故障報警時，其和正常運行時波形差異較大，，判斷旋轉(zhuǎn)整時性和精確度，一般在故障發(fā)生之后才能實現(xiàn)要實現(xiàn)對無刷勵磁機旋轉(zhuǎn)整流器故障診斷系
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN31;TM623

【參考文獻】

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本文編號：2589337