双馈风电机组发电机磁场与温度场分析

【摘要】：随着国家越来越重视对可再生能源的开发和应用,风电容量在全国电网中所占的比例也在逐步增加。随着变速恒频技术的发展,双馈发电机组装机容量占我国风电机组总装机容量的比例也不断增加。在双馈风力机组中发电机是将风能转化为电能的核心部件,一旦发电机发生故障,不但会使发电机本身受到损坏,还会对整个电网的运行产生严重的影响,所以有必要对双馈机组中的发电机进行故障分析和研究。 本论文以ANSYS有限元软件为基础,建立了双馈风力发电机的二维仿真模型。首先,研究了双馈风力发电机在额定运行状态和不对称故障状态下电磁场分布,对比分析了故障前后电机内部气隙磁密、谐波含量、电机铁耗和定子表面损耗等的变化情况。其次,研究了双馈风力发电机在额定运行工况和完全匝间短路情况下的温度场分布,可知发生完全匝间短路时,发电机内局部已经出现了过热情况,电机表面温度还在国家规定故障温度以下,得到单一用国家标准来判断电机故障与否的不准确性;最后,用增大电机铁芯和绝缘材料导热系数的方式来对发电机的温度场进行改进,由仿真知用此方法可有效的降低双馈发风力发电机发生匝间短路故障的机率。 通过以上分析可知,用ANSYS有限元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和温度场的分布情况,可以应用这些数据对电机的损耗变化情况进行分析研究,也可以通过ANSYS软件对发电机应用不同材料时的温度场分布情况进行比较分析,对发电机材料进行合理的改善,进而降低发电机发生绕组故障的机率。 【关键词】：双馈风力发电机 短路故障 电磁场 温度场 ANSYS
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 第一章 绪论7-12
• 1.1 选题目的和意义7
• 1.2 国内外研究现状7-10
• 1.3 本文的主要内容10-12
• 第二章 双馈风力机组发电机故障机理分析12-18
• 2.1 双馈风力发电机在国内外发展状况及运行原理12-15
• 2.2 双馈风电机组中发电机故障机理和原因分析15-17
• 2.3 本章小结17-18
• 第三章 双馈发电机电磁场计算与分析18-40
• 3.1 有限元法简介18
• 3.2 有限元边界条件分析18-19
• 3.3 双馈风力发电机边界条件设置19-20
• 3.4 ANSYS软件简介20-22
• 3.5 基于ANSYS的双馈风力电机磁场计算22-24
• 3.6 双馈发电机静态磁场的仿真分析24-32
• 3.6.1 对电机空载中磁场进行的分析24-30
• 3.6.2 定子绕组中流过额定电流产生的磁场30-31
• 3.6.3 双馈电机电枢反应产生的合成磁场31-32
• 3.7 双馈电机短路故障时的磁场分析32-39
• 3.8 本章小节39-40
• 第四章 双馈发电机温度场的计算与分析40-58
• 4.1 分析双馈风力发电机温度场的必要性40
• 4.2 发电机发热情况和冷却类型40-43
• 4.2.1 发电机的发热情况40-41
• 4.2.2 发电机冷却方式41
• 4.2.3 几种风力发电机的冷却方式41-43
• 4.3 电机温度的主要计算方法43-44
• 4.4 双馈风力发电机温度场的计算和仿真分析44-56
• 4.4.1 双馈风力发电机温度场分析过程45-46
• 4.4.2 双馈风力发电机模型建立46-47
• 4.4.3 双馈电机边界条件的设定47-49
• 4.4.4 双馈电机温度场仿真结果和分析49-56
• 4.6 本章总结56-58
• 第五章 总结和展望58-60
• 参考文献60-63
• 攻读硕士期间发表的论文63-64
• 致谢64

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