关键词：
风力发电机
模块化设计
定转子偏心
容错运行
故障检测
摘要：
风力发电是绿色低碳的再生能源领域中相关技术最为成熟、最有规模开发潜力以及商业化前景的一种发电方式,因此得到了世界各国越来越多的关注。与陆上风电相比,海上风电风力资源稳定、风速更高、发电量大、不占用陆地等优点,同时,更加靠近电力负荷中心,使得风电的并网和消纳更加容易,成为了风力发电领域中极为重要的发展方向。但海上风电机组容量太大,导致安装和维护成本偏高,成为制约其快速发展的突出问题。定转子模块化设计能够大幅降低风电机组的制造、运输、吊装和维护成本,同时具备较强的容错能力。定转子模块化装配间隙必然会对发电机的运行造成影响,同时模组故障后,发电机能否安全稳定运行也是发电机运行的关键。针对上述问题,本文重点研究风力发电机模块化装配间隙、定转子不同心对风力发电机的电磁场和运行性能的影响以及部分模组故障后发电机的容错运行能力,主要研究内容如下:
首先,针对受安装工艺限制而存在的安装间隙对风力发电机的影响,通过搭建定转子模块化风力发电机瞬态电磁场计算模型,分析模块化拓扑结构和参数对发电机时空交叠磁场分布的影响,研究模块化拓扑结构和参数对风力发电机输出电压畸变等的影响,为风力发电机的模块化设计提供参考。
其次,直驱式风力发电机直径较大,模块化安装易导致定转子不同心,针对该问题,通过建立气隙径向静态偏心、气隙径向动态偏心、气隙径向复合偏心等不同程度偏心的风力发电机仿真计算模型,分析定转子偏心程度对风力发电机电磁分布和运行特性的影响,明晰偏心程度与输出特性之间的映射关系,探寻风力发电机偏心程度的在线检测方法,对风力发电机的偏心状态进行评估。
最后,模块化设计不仅能够提高发电机的加工和安装效率,同时提高了发电机的容错运行能力,但发电机部分模组发生故障或因故障退出运行后会导致发电机的不对称运行。针对上述问题,通过建立风力发电机不同故障类型的仿真模型,研究不同故障类型及不同故障深度下发电机的电磁分布以及输出特性,为发电机的容错控制及故障诊断提供依据。
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