轴承绝缘对双馈异步发电机高频轴电压和轴电流抑制效果研究

双馈异步发电机具有变流器容量小、体积小、成本低等优点,成为风力发电系统中广泛使用的机型之一。由于双馈异步发电机采用变频器转子侧供电,变频器产生的高频共模电压经电机杂散电容耦合在转轴上感应出轴电压,其引起的轴电流会带来轴承早期失效。针对该问题,目前主要采用轴承部位绝缘同时转轴经电刷接地的方案来抑制轴电压和轴电流,而不同绝缘方案的抑制效果有待从机理上进行分析。该文首先建立了双馈异步电机变频器系统轴电流模型,分析了绝缘层电容对轴承分压比的灵敏度影响,然后针对绝缘轴承座、绝缘端盖以及绝缘轴承三种方案的轴电压和轴电流的抑制效果,对绝缘层所处的位置、绝缘层的厚度和材料对轴承分压比影响进行了计算。分析表明,混合陶瓷轴承可有效抑制轴电流。采用较厚的绝缘层时,绝缘端盖和绝缘轴承座抑制轴电压效果较明显,但需要配合电刷才能抑制轴电流。由于喷涂绝缘轴承的涂层一般较薄,因此,采用喷涂绝缘轴承并不能有效降低高频轴电压,也不能有效抑制高频轴电流。

双馈异步风力发电机的轴电流分析

双馈异步风力发电机是风力发电系统目前广泛采用的形式之一,变流器产生的共模电压通过电机耦合电容形成的共模通路在电机转轴上感应出轴电压并产生轴电流,严重影响风力发电系统的安全稳定运行。建立合理的轴电流分析模型是准确预测轴电流的基础。该文建立了综合考虑定子侧和转子侧共模电压影响的轴电流分析模型,采用电磁场数值计算获得了电机内部杂散电容耦合参数,并给出了多导体系统部分电容的测量方法。针对一台1.5MW双馈异步风力发电机进行分析,结果表明定子侧共模电压的影响可以忽略,可以采用仅考虑转子共模电压作用的简化轴电流模型。同时对轴电压进行了灵敏度分析,指出减小转子绕组和转子铁心之间的杂散电容C_(rwr)能有效减小轴电压,从而抑制轴电流。

直驱式永磁同步风力发电机轴电流问题分析

直驱式永磁同步发电机是目前风力发电系统中广泛采用的形式之一。由于它需通过变流器向电网供电,变流器产生的高频共模电压经过电机的杂散电容耦合会引起轴电压,继而产生轴电流,会导致轴承产生早期失效,因此有必要对轴电流进行准确的预测并开展轴电流抑制方法研究。本文针对一台2.1MW直驱永磁同步发电机基于电磁场数值计算获取了电机内杂散电容参数,并提出了等效三导体模型来简化等效电路。对轴承分压比进行了灵敏度分析,并据此讨论了轴电流的抑制措施。最后搭建变流器-发电机系统轴电流仿真模型,分析了屏蔽法和电刷接地法两种轴电流抑制措施的效果。结果表明,这两种方法可以有效抑制轴电流,但不能用于抑制共模电流。

表贴式与内置式永磁同步风力发电机的轴电流模型对比分析

永磁同步风力发电机通过变流器与电网相连时,变流器产生的共模电压会产生轴电压和轴电流,继而引起轴承早期失效,危害系统的安全运行,因此对永磁同步风力发电机轴电流问题进行研究具有重要意义.本文对表贴式与内置式永磁同步发电机的轴电流问题进行分析,分别建立轴电流分析模型,通过解析计算获取杂散电容参数,确定发电机的轴承分压比.通过对比分析发现:永磁同步发电机的轴承分压比小于双馈异步发电机;内置式永磁同步风力发电机与表贴式的轴电压分压比相近;但是表贴式永磁同步电机的共模电流较大.