双馈式风力发电机转子绕组匝间短路故障研究

摘要

双馈风力发电机是目前风力发电的主力机型。因运行环境较恶劣，其故障率较高，因此对于双馈发电机可能会发生的故障问题的研究就显得很有意义。转子绕组匝间短路故障是风力发电机运行过程中一种常见的电气故障，因而对其短路故障进行研究，掌握它的故障机理和特性，将会对双馈风力发电机内部故障诊断提供良好的基础。
　　 本文首先阐述了双馈风力发电机故障诊断的意义及研究现状，分析了转子绕组匝间短路产生的原因及故障特征，研究了发电机正常及匝间短路故障后的转子磁动势。采用多回路理论建立了双馈式风力发电机转子绕组匝间短路故障后的数学模型，仿真计算了不同程度匝间短路时定子一相并联支路的环流值，通过对比分析得到双馈风力发电机转子绕组匝间短路故障发生后定子侧一相并联支路会产生分数次谐波环流的故障特征，且环流值大小随故障的严重程度而增加。所得仿真结果与理论分析相符，从而验证了所建多回路模型的准确性。由于多回路理论建立的数学模型是根据电机各绕组的实际连接情况进行建模，故可以较准确的计算出不同程度故障时电气特征量的大小，为双馈发电机转子绕组匝间短路故障的检测及保护提供依据。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及其意义

1．2 匝间短路故障诊断的研究现状

1．3 多回路分析法的研究意义

1．4 课题研究内容

第2章 双馈风力发电机的基本理论及故障成因分析

2．1 风力发电机常见类型

2．2 双馈风力发电机

2．2．1 结构及特点

2．2．2 变频恒速运行的基本原理

2．2．3 功率传递关系

2．3 故障发生原因及危害

2．4 本章小结

第3章 双馈风力发电机转子绕组匝间短路电磁特性分析

3．1 匝间短路故障时磁场的分析

3．1．1 正常情况下的转子磁场分析

3．1．2 匝间短路故障时的磁场分析

3．2 故障时定子并联支路环流特性分析

3．3 本章小结

第4章 基于多回路理论的双馈电机转子匝间短路故障模型建立及其仿真

4．1 基本思想

4．2 多回路理论的回路参数计算

4．2．1 参数的计算方法

4．2．2 安导波、磁动势和绕组函数

4．2．3 定子回路电感的计算

4．2．4 转子回路电感的计算

4．2．5 定转子间互感的计算

4．3 双馈风力发电机多回路方程的建立

4．4 谐波对电感参数计算的影响

4．5 故障模型的建立

4．5．1 故障后的参数变化

4．5．2 稳态模型

4．6 仿真结果分析

4．7 本章小节

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果

致谢