永磁同步風力發(fā)電機軸電流與共模電流的分析與抑制.pdf

1、永磁同步發(fā)電機是目前風力發(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內(nèi)部雜散電容形成的耦合通路，在電機轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生軸電壓和軸電流，繼而引起軸承早期失效，造成風電機組停機、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)過定子機殼流入大地，也將帶來諧波干擾。因此對永磁同步風力發(fā)電機軸電流問題進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)電機雜散電容的解析計算公式，并根據(jù)多導體系統(tǒng)部分電容理論采用有限元法對雜散電容進行了求解?；谏鲜鰞煞N方法，本文對2.1MW表貼式和內(nèi)置式永磁同步發(fā)電機進行了計算，結(jié)果表明內(nèi)置式電機雜散電容的解析和有限元計算結(jié)果相近，而表貼式電機差別較大，同時分析了誤差產(chǎn)生的原因。
　　其次建立了永磁同步發(fā)電機軸電流等效電路并進行了仿真分析。分別給出了表貼式和內(nèi)置式發(fā)電機軸承分壓比的計算公式，算例表明，相同容量時兩種電機的軸承分壓

3、比相同，且介于變頻電動機和雙饋異步風力發(fā)電機之間。隨后本文提出了表貼式永磁同步發(fā)電機的簡化軸電流模型并驗證了其有效性。為了解電機中各電容參數(shù)對軸電壓的影響，文章還對永磁同步發(fā)電機的軸承分壓比進行了靈敏度分析。在MATLAB中建立變流器-永磁同步發(fā)電機系統(tǒng)的仿真模型，預測了共模電壓、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，針對永磁同步風力發(fā)電機進行了磁環(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，分析電機軸承等效電容和擊穿電阻與電機轉(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轉(zhuǎn)速成反比，與