多相環(huán)形無刷勵磁機是大容量核電機組廣泛采用的一種勵磁機型,實現(xiàn)對其內(nèi)部故障的可靠保護,對保障核電發(fā)電機組的安全運行具有重要意義。因多相環(huán)形無刷勵磁機為轉(zhuǎn)樞式結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)子電樞繞組故障無法得到直接監(jiān)測,但依據(jù)故障在定子勵磁繞組中反映的特征來實現(xiàn)監(jiān)測是一種有效的途徑。通過理論分析正常運行及轉(zhuǎn)子繞組短路時核電多相環(huán)形無刷勵磁機的轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組產(chǎn)生的磁動勢性質(zhì)及其在氣隙磁場中的相互作用,得到了兩種運行情況下轉(zhuǎn)子電樞電流和定子勵磁電流的諧波特性。對某11相動模樣機進行了正常運行和轉(zhuǎn)子電樞繞組短路實驗,通過快速傅里葉分析得到了實驗電流的諧波特征,實驗結(jié)果與理論分析相符。該方法適用于任意核電多相環(huán)形無刷勵磁機的任意形式的轉(zhuǎn)子繞組短路故障特征分析,可應(yīng)用到核電多相環(huán)形無刷勵磁機轉(zhuǎn)子繞組短路故障診斷的進一步研究中。 

【文章來源】：電工技術(shù)學(xué)報. 2020,35(06)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

一相電樞繞組連接

第35卷第6期郝亮亮等核電多相環(huán)形無刷勵磁機轉(zhuǎn)子繞組短路故障特征分析1253同步電機。其勵磁繞組位于定子側(cè)，而電樞繞組位于轉(zhuǎn)子側(cè)，且采用首尾相連的環(huán)形結(jié)構(gòu)，和旋轉(zhuǎn)整流器一起高速旋轉(zhuǎn)，整流電壓用于給主發(fā)電機勵磁繞組供電。圖1m相環(huán)形無刷勵磁系統(tǒng)示意圖Fig.1mphaseannularbrushlessexcitationsystem該m相無刷勵磁機極對數(shù)為P，轉(zhuǎn)子槽數(shù)為Z，電樞繞組一般為分?jǐn)?shù)槽波繞組。m相電樞繞組在轉(zhuǎn)子上均勻分布，相鄰兩相間依次相差2nπ/m（n為整數(shù)）機械角度，即2Pnπ/m電角度。m相電樞繞組的相位關(guān)系如圖2所示。圖2m相電樞繞組相位關(guān)系Fig.2Phasediagramofarmaturewindingformphase2勵磁機定子勵磁電流諧波特性理論分析2.1多相環(huán)形無刷勵磁機的轉(zhuǎn)子電樞反應(yīng)磁場勵磁機定子勵磁繞組產(chǎn)生的空間磁動勢在每極下分布情況相同，只是在相鄰極下由于繞向相反而相反，在空間上每一對極重復(fù)一次，所以只包含基波和3、5等奇數(shù)次空間諧波磁動勢，定子勵磁電流產(chǎn)生的空間諧波磁動勢可以表示為fd,cos()jjfFj（1）式中，j為諧波磁動勢次數(shù)（j1,3,5,）；為沿電機定子圓周方向的電角度；Fj為諧波磁動勢幅值。凸極同步電機的磁極對稱，氣隙不均勻，其氣隙磁導(dǎo)系數(shù)可以表示[34]為000201,2,cos(2)2lll（2）式中，0/2為磁導(dǎo)系數(shù)的常數(shù)項；2l0為磁導(dǎo)系數(shù)的諧波次數(shù)；02l為諧波磁導(dǎo)的幅值。由式（1）和式（2）可得，定子勵磁電流產(chǎn)生的j次空間諧波磁動勢在氣隙中建立的磁場為2fd0,1,2,cos(2)2ljlBFjl（

第35卷第6期郝亮亮等核電多相環(huán)形無刷勵磁機轉(zhuǎn)子繞組短路故障特征分析1253同步電機。其勵磁繞組位于定子側(cè)，而電樞繞組位于轉(zhuǎn)子側(cè)，且采用首尾相連的環(huán)形結(jié)構(gòu)，和旋轉(zhuǎn)整流器一起高速旋轉(zhuǎn)，整流電壓用于給主發(fā)電機勵磁繞組供電。圖1m相環(huán)形無刷勵磁系統(tǒng)示意圖Fig.1mphaseannularbrushlessexcitationsystem該m相無刷勵磁機極對數(shù)為P，轉(zhuǎn)子槽數(shù)為Z，電樞繞組一般為分?jǐn)?shù)槽波繞組。m相電樞繞組在轉(zhuǎn)子上均勻分布，相鄰兩相間依次相差2nπ/m（n為整數(shù)）機械角度，即2Pnπ/m電角度。m相電樞繞組的相位關(guān)系如圖2所示。圖2m相電樞繞組相位關(guān)系Fig.2Phasediagramofarmaturewindingformphase2勵磁機定子勵磁電流諧波特性理論分析2.1多相環(huán)形無刷勵磁機的轉(zhuǎn)子電樞反應(yīng)磁場勵磁機定子勵磁繞組產(chǎn)生的空間磁動勢在每極下分布情況相同，只是在相鄰極下由于繞向相反而相反，在空間上每一對極重復(fù)一次，所以只包含基波和3、5等奇數(shù)次空間諧波磁動勢，定子勵磁電流產(chǎn)生的空間諧波磁動勢可以表示為fd,cos()jjfFj（1）式中，j為諧波磁動勢次數(shù)（j1,3,5,）；為沿電機定子圓周方向的電角度；Fj為諧波磁動勢幅值。凸極同步電機的磁極對稱，氣隙不均勻，其氣隙磁導(dǎo)系數(shù)可以表示[34]為000201,2,cos(2)2lll（2）式中，0/2為磁導(dǎo)系數(shù)的常數(shù)項；2l0為磁導(dǎo)系數(shù)的諧波次數(shù)；02l為諧波磁導(dǎo)的幅值。由式（1）和式（2）可得，定子勵磁電流產(chǎn)生的j次空間諧波磁動勢在氣隙中建立的磁場為2fd0,1,2,cos(2)2ljlBFjl（

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于有限元場路耦合的十二相整流發(fā)電機系統(tǒng)定子匝間短路分析[J]. 張艷輝,鄭曉欽,吳新振,林楠,魏錕.  電工技術(shù)學(xué)報. 2019(09)
[2]同步發(fā)電機定子繞組匝間短路故障特征規(guī)律研究[J]. 辛鵬,戈寶軍,陶大軍,趙洪森,肖士勇.  電機與控制學(xué)報. 2019(01)
[3]基于SVPWM的五相永磁同步電機兩相開路故障容錯控制策略[J]. 劉國海,宋成炎,徐亮,杜康康.  電工技術(shù)學(xué)報. 2019(01)
[4]中國核能利用現(xiàn)狀及未來展望[J]. 陳小磚,李碩,任曉利,朱崎峰,盛偉.  能源與節(jié)能. 2018(08)
[5]同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)模型參數(shù)離線辨識自動尋優(yōu)方法[J]. 沈小軍,李梧桐,喬冠倫,李福興,蘇磊.  電工技術(shù)學(xué)報. 2018(18)
[6]永磁同步電機匝間短路故障在線檢測方法[J]. 彭偉,趙峰,王永興,關(guān)天一.  電工電能新技術(shù). 2018(03)
[7]同步發(fā)電機定子繞組匝間短路時轉(zhuǎn)子動態(tài)電磁力計算[J]. 肖士勇,戈寶軍,陶大軍,劉智慧.  電工技術(shù)學(xué)報. 2018(13)
[8]大型核電汽輪發(fā)電機定子內(nèi)部短路故障時局部電磁力分布研究[J]. 趙洪森,戈寶軍,陶大軍,呂品,辛鵬.  電工技術(shù)學(xué)報. 2018(07)
[9]定子匝間短路時雙饋異步發(fā)電機電磁轉(zhuǎn)矩的研究[J]. 張艷,馬宏忠,付明星,黃春梅,顧蘇雯.  電機與控制應(yīng)用. 2017(09)
[10]計及電流估計差的海上雙饋電機定子繞組匝間短路故障診斷[J]. 魏書榮,李正茂,符楊,趙晶晶,劉璐潔.  中國電機工程學(xué)報. 2018(13)



本文編號：3499228