双馈风力发电机气隙磁密畸变与多源征兆关系的分析

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1、专业学位硕士研究生学位论文新疆大学论文题目(中文)：双馈风力发电机气隙磁密畸变与多源征兆关系的分析论文题目(外文)：AnalysisofRelationshipBetweenDistortionofDFIGAirGapFluxDensityandMulti-sourceSigns研究生姓名：黄池学位类别：专业学位专业名称：电气工程导师姓名职称：张新燕教授论文答辩日期2015年05月23日学位授予日期年月日新疆大学硕士学位论文摘要随着化石燃料的消耗和环境问题的恶化，新能源行业越来越受到重视。从全球视角来看，风电行业得到了极大的发展，风力发电成本不断下降，在世

2、界很多地区甚至是成本最低的发电模式，这又必将大大推动风电行业的向前发展。变速恒频技术在近年来的大量推广使得双馈风力发电机装机容量在风电机组装机总容量的占比不断加大。风力发电机的工作环境比较恶劣，加上风电机所并的电网也会出现三相电压不平衡等不正常状态，这些都会对风力发电机稳定运行产生不好的影响，甚至引起发电机发生故障，最终造成重大经济损失和影响电网安全稳定运行，因此有必要对不同工况下的发电机内部电磁场进行仿真分析来对发电机故障诊断实现早期预警。本文以有限元理论为基础，用有限元软件Ansoft建立了双馈风力发电机二维电磁场模型。首先，在Ansoft软件电路编辑

3、器（MaxwellCircuitEditor）中建立分别电路模型来模拟正常、风速突变和电网三相电压不平衡三种工况，然后在电机设计软件RMxprt中建立双馈发电机二维电磁场模型并导入到Maxwell2D中进行后续求解。得到正常额定工况下发电机磁力线图和磁密云图，证明了建立的模型是正确的。通过定义气隙路径求解出三种工况下的发电机内部气隙磁密曲线，观察曲线的变化，并分析其变化的表征量。本文研究三种气隙磁密畸变表征量，这三种表征量分别为温度、振动和电流，并以能量的形式来定义三种表征量的表征因子，即选择不同工况下三种表征量中变化最大的表征量作为表征因子来确定发电机气

4、隙磁密畸变和表征量的关系。仿真结果显示，与正常工况相比，风速突变时发电机内部气隙磁密曲线变化很小不足以反映曲线发生畸变，这与双馈发电机变速恒频原理是相符的；三相电压不平衡时发电机内部气隙磁密曲线发生畸变，经过定量计算选择在振动、温度和电流三个表征量中电流变化最大，选择电流作为气隙磁密畸变的表征因子，通过检测定子电流来反映电网三相电压不平衡工况时的发电机气隙磁场变化。由以上分析可以看出，Ansoft软件可以较准确的得到不同工况下双馈发电机内部各位置的电磁场分布，通过仿真数据可以对电磁场相关问题进行求解并分析。可以定量计算出表征双馈风力发电机气隙磁密畸变的表征

5、因子。本文的研究成果有望对提高双馈风I新疆大学硕士学位论文力发电机早期故障诊断准确度提供理论支持。关键词：双馈风力发电机；Ansoft；电磁场；气隙磁密；表征因子II新疆大学硕士学位论文AbstractWiththefossilfuelconsumptionandthedeteriorationofenvironmentalproblems,newenergypowergenerationindustryisbeingpaidmoreandmoreattention.Fromaglobalperspective,windpowerindustryhasbe

6、enofgreatdevelopment,thecostofwindpowerhasbeendecliningandevenbecomesthelowest-costpowergenerationmodeinmanypartsoftheworld,whichinturnwillgreatlypushforwardthedevelopmentofwindpowerindustry.Inrecentyears,alotofpromotionofVariablespeedconstantfrequency(VSCF)technologymakestheinsta

7、lledcapacityofdoublefedinductiongenerator(DFIG)intheproportionofthetotalcapacityoftheassemblymachinecontinuetoincrease.Thepoorenvironmentwhichwindturbinesworkandthestateofthree-phasevoltageimbalanceofthegridwillhaveabadeffectonthestableoperationofwindturbines,andevenleadtofailure,

8、eventuallyleadtosignificanteconom