双馈感应发电机绕组匝间短路的电磁场分析

摘要

本文基于有限元仿真软件Ansoft Maxwell2D建立双馈感应发电机二维场路耦合仿真模型。
　　 对电机并网正常以及定子绕组匝间短路进行仿真。重点计算了气隙磁密、电机XY方向的电磁力、以及径向和切向的电磁力波。分析故障前后电机电磁场和电磁力波分布的变化，并通过傅里叶变化分析气隙磁场谐波含量的变化。
　　 对不同转子转速时电机空载正常以及转子绕组不同匝间短路进行了分析。基于有限元模型仿真结果，分析了转子电流幅值和相位的变化以及转子绕组不同程度匝间短路故障对发电机内部电磁场的影响，总结了发电机电磁场分布、气隙磁密分布和电磁力波的变化规律。最后对转子绕组不同故障程度下电机的气隙磁密波形和电磁力波进行了频谱分析，探究了双馈感应发电机发生转子绕组匝间短路故障时其谐波含量的变化规律。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．1．1 风电发展现状

1．1．2 双馈感应发电机的应用

1．2 课题的研究现状

1．2．1 国内外双馈感应发电机绕组匝间短路故障研究现状

1．2．2 国内外双馈感应发电机定子匝间短路故障研究现状

1．2．3 国内外双馈感应发电机转子匝间路故障研究现状

1．2．4 有限元法的应用

1．3 本文的研究内容

第2章 电机内电磁场的计算与分析

2．1 引言

2．2 电机内电磁场的计算方法

2．2．1 电机内电磁场的常用方法

2．2．2 有限元法在电机电磁场的应用

2．3 场路耦合原理

2．3．1 场路耦合法

2．3．2 电磁场的基本方程

2．3．3 运动边界的处理

2．4 基于有限元软件Ansoft的建模

2．5 本章小结

第3章 双馈感应发电机定子绕组匝间短路分析

3．1 双馈感应发电机的基本原理

3．1．1 双馈感应发电机的工作原理

3．1．2 双馈感应发电机的等效电路

3．2 双馈感应发电机定子匝间短路设置

3．3 双馈感应发电机电磁场

3．3．1 正常时的电磁场分析

3．3．2 定子匝间短路时的电磁场分析

3．4 气隙磁场的计算与分析

3．4．1 气隙磁场的提取

3．4．2 气隙磁场的傅里叶变换

3．5 电磁力计算

3．5．1 电磁力的计算

3．5．2 双馈感应发电机亚同步状态下XY电磁力计算

3．5．3 电磁力波的计算

3．6 本章小结

第4章 双馈感应发电机转子绕组匝间短路分析

4．1 双馈感应发电机转子匝间短路的电流分析

4．1．1 转子绕组匝间短路转子电流

4．1．2 转子绕组匝间短路转子电流相位角变化

4．1．3 转子绕组匝间短路转子电流频谱分析

4．2 电机电磁场分析

4．2．1 空载正常状态下的电磁场分析

4．2．2 转子绕组匝间短路故障时的磁场计算

4．3 气隙磁密的分布

4．3．1 亚同步正常状态下气隙磁密分布

4．3．2 超同步正常状态下气隙磁密分布

4．4 气隙磁场谐波分析

4．5 电机电磁力分析

4．6 电机电磁力波计算

4．7 电机径向电磁力波的分析

4．8 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 工作与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢