永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)軸電流與共模電流的分析與抑制.pdf

1、永磁同步發(fā)電機(jī)是目前風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中廣泛采用的形式之一。變流器產(chǎn)生的共模電壓會通過電機(jī)內(nèi)部雜散電容形成的耦合通路，在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生軸電壓和軸電流，繼而引起軸承早期失效，造成風(fēng)電機(jī)組停機(jī)、燒毀，帶來巨大損失。同時高頻共模電壓產(chǎn)生的共模電流經(jīng)過定子機(jī)殼流入大地，也將帶來諧波干擾。因此對永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)軸電流問題進(jìn)行分析并開展共模電流抑制方法的研究具有重要意義。
　　本文首先計算了永磁同步發(fā)電機(jī)內(nèi)部的雜散電容參數(shù)。分別給出了表貼式和內(nèi)置

2、式兩種永磁同步發(fā)電機(jī)雜散電容的解析計算公式，并根據(jù)多導(dǎo)體系統(tǒng)部分電容理論采用有限元法對雜散電容進(jìn)行了求解。基于上述兩種方法，本文對2.1MW表貼式和內(nèi)置式永磁同步發(fā)電機(jī)進(jìn)行了計算，結(jié)果表明內(nèi)置式電機(jī)雜散電容的解析和有限元計算結(jié)果相近，而表貼式電機(jī)差別較大，同時分析了誤差產(chǎn)生的原因。
　　其次建立了永磁同步發(fā)電機(jī)軸電流等效電路并進(jìn)行了仿真分析。分別給出了表貼式和內(nèi)置式發(fā)電機(jī)軸承分壓比的計算公式，算例表明，相同容量時兩種電機(jī)的軸承分壓

3、比相同，且介于變頻電動機(jī)和雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)之間。隨后本文提出了表貼式永磁同步發(fā)電機(jī)的簡化軸電流模型并驗證了其有效性。為了解電機(jī)中各電容參數(shù)對軸電壓的影響，文章還對永磁同步發(fā)電機(jī)的軸承分壓比進(jìn)行了靈敏度分析。在MATLAB中建立變流器-永磁同步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的仿真模型，預(yù)測了共模電壓、共模電流、軸電壓和軸電流，同時分析了兩種軸電流抑制措施對共模電流的影響，結(jié)果表明軸電流的抑制措施并不能有效地抑制共模電流。
　　然后針對共模電流抑制問題

4、圍繞共模磁環(huán)的電感參數(shù)計算、設(shè)計方案和抑制效果展開研究。綜合考慮共模電壓、電路參數(shù)、電纜線徑、共模電流峰值范圍和磁環(huán)材料特性給出了磁環(huán)設(shè)計方案，針對永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行了磁環(huán)設(shè)計并就抑制效果展開了仿真分析，結(jié)果證明磁環(huán)能夠有效地抑制共模電流。
　　最后本文對軸承等效電氣參數(shù)進(jìn)行了實驗研究。通過設(shè)計軸承電氣參數(shù)測量實驗方案，分析電機(jī)軸承等效電容和擊穿電阻與電機(jī)轉(zhuǎn)速和軸承溫度之間的關(guān)系。實驗結(jié)果表明，軸承等效電容與電機(jī)轉(zhuǎn)速成反比，與