CN113964964B - 一种基于电信号的永磁风力发电机永磁体退磁故障模拟装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的基于电信号的永磁风力发电机永磁体退磁故障模拟装置，包括拖动电机和电信号检测模块，其中，所述拖动电机驱动连接待测永磁风力发电机；所述电信号检测模块用于采集待测永磁风力发电机的定子电流信号，并根据采集到的定子电流信号进行处理，得到定子电流故障特征信号；本发明能够通过不同磁饱和状态的永磁体搭配模拟永磁风力发电机正常运行工况、局部退磁及均匀退磁故障，同时电信号监测模块通过高带宽信号采集装置采集发电机定子电流信号，为退磁故障模拟实验研究的开展提供重要支撑，实验结果更贴近实际运行工况，具有更高的参考价值。

Description

一种基于电信号的永磁风力发电机永磁体退磁故障模拟装置
技术领域
本发明属于风力发电机故障诊断技术领域，具体涉及一种基于电信号的永磁风力发电机永磁体退磁故障模拟装置。
背景技术
随着风电行业，尤其是海上风电的快速发展，永磁风力发电机因其结构简单、故障率低、容量大等特点被广泛应用。永磁风力发电机运行环境特殊，受交变湿热、烟雾、冷热冲击等环境的影响，容易发生永磁体退磁故障。
目前永磁风力发电机退磁故障诊断主要方法方向分为基于系统模型、基于信号注入、基于监测数据。基于系统模型的诊断方法主要通过建模仿真计算进行故障诊断，计算量大，且难以与机组实际运行工况相匹配；基于信号注入的诊断方法主要通过注入高频电流信号改变磁路特性作为诊断依据，仅在机组静止状态下进行；基于监测数据的诊断方法主要通过如傅里叶变换、希尔伯特黄变换等数据处理方法对发电机定子电信号进行处理后提取故障特征信号。
基于电信号的永磁风力发电机永磁体退磁故障监测由于其诊断成本较低、安装便捷，且无需停机，近年来受到风电企业广泛关注。但目前由于缺少真实的实验环境，大多研究仍停留在仿真计算，与实际运行结果相差较大。且大多数诊断方法仅对局部退磁进行诊断，限制了其实际工程应用，因此有必要针对基于电信号的永磁风力发电机永磁体退磁故障模拟及诊断方法进行更进一步的研究。
寻求一种简单可行，成本可控的永磁风力发电机永磁体退磁故障诊断方法，有效提取永磁体退磁故障信息，成为本领域亟待解决的问题之一。
发明内容
本发明的目的在于提供基于电信号的永磁风力发电机永磁体退磁故障模拟装置，解决了现有技术中存在的成本高、精确度低的缺陷。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供的基于电信号的永磁风力发电机永磁体退磁故障模拟装置，包括拖动电机和电信号检测模块，其中，所述拖动电机驱动连接待测永磁风力发电机；所述电信号检测模块用于采集待测永磁风力发电机的定子电流信号，并根据采集到的定子电流信号进行处理，得到定子电流故障特征信号。
优选地，所述待测永磁风力发电机包括转子磁轭和永磁体，其中，所述永磁体内嵌可拆卸式安装在转子磁轭上。
优选地，所述永磁体为磁饱和永磁体或不饱和永磁体。
优选地，所述永磁体通过螺栓固定在转子磁轭上。
优选地，所述拖动电机还连接有变频器。
优选地，所述待测永磁风力发电机连接有全功率变流器。
优选地，所述电信号检测模块包括电流传感器和多参量信号采集单元，其中，所述电流传感器用于采集发电机定子电流信息，并将采集到的电流信息传输至多参量信号采集单元；所述多参量信号采集单元用于根据电流信号提取故障特征信号。
优选地，所述多参量信号采集单元的信号为WINDMAP-NCU4。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种基于电信号的永磁风力发电机永磁体退磁故障模拟装置，能更好的模拟风场实际运行工况，通过不同磁饱和状态的永磁体搭配模拟永磁风力发电机正常运行工况、局部退磁及均匀退磁故障，同时电信号监测模块通过高带宽信号采集装置采集发电机定子电流信号，为退磁故障模拟实验研究的开展提供重要支撑，实验结果更贴近实际运行工况，具有更高的参考价值。
进一步的，永磁风力发电机转子采用内嵌式结构，磁轭采用压板及螺栓固定，使得永磁体更换更为简单便捷；通过更换不同磁饱和程度的永磁体，更加精准的模拟不同程度的永磁体退磁故障，极大的减小了退磁模拟实验的难度，为永磁体退磁故障诊断方法的研究提供了极大便利，具有重大的工程价值。
附图说明
图1为本发明的基于电信号监测的永磁风力发电机永磁体退磁故障模拟装置示意图；
图2为本发明的转子结构示意图；
图3为本发明的转子剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明进一步详细说明。
本发明公开了一种基于电信号的永磁风力发电机永磁体退磁故障模拟装置，该装置用于模拟发电机的实际运行工况及发电机不同的永磁体退磁故障类型，具体如图1所述，包括：
待测永磁风力发电机1、拖动电机2、变频器3、全功率变流器4和电信号检测模块5，其中，所述的变频器3通过拖动电机2连接待测永磁风力发电机1，所述的待测永磁风力发电机1还分别连接全功率变流器4和电信号监测模块5。
所述拖动电机2用于驱动待测永磁风力发电机1。
所述变频器3用于调节拖动电机2的频率和转速。
所述全功率变流器4用于调节待测永磁风力发电机1的输出功率和负载。
所述电信号检测模块5用于采集待测永磁风力发电机1的定子电流信号，并将电流信号进行处理和可视化展示。
如图2、图3所示，所述待测永磁风力发电机1包括用于发电的定子绕组、用于提供励磁磁场的转子和内嵌于转子磁轭的可拆卸永磁体，其中，转子采用内嵌式结构，所述可拆卸永磁体101内嵌于转子磁轭上，通过螺栓102及压板103进行固定。
所述的可拆卸永磁体分为磁饱和永磁体和不饱和永磁体，其中，通过不同磁饱和状态的永磁体搭配模拟永磁风力发电机局部退磁及均匀退磁故障。
所述的电信号检测模块5包括用于采集发电机定子电流的电流传感器及用于采集处理电流传感器信号的WINDMAP-NCU4多参量信号采集单元，对采集到的不同工况下定子电流信号通过傅里叶变换等数据处理方法进行处理，提取发电机定子电流故障特征信号，并将故障特征信号处理结果进行可视化展示。
本发明的工作原理：
首先，全部装配磁饱和永磁体用于模拟永磁风力发电机完好运行工况，并对此工况下的发电机定子电流数据进行采集分析，建立原始数据库；
将部分磁饱和永磁体更换为不饱和永磁体，以达到调整转子励磁磁场模拟不同程度永磁体退磁故障的目的。
该装置永磁体更换便捷，可快速实现永磁体退磁故障模拟；不同磁饱和程度永磁体可任意搭配，可实现不同程度的永磁体退磁故障模拟；永磁体可重复使用，极大的降低了实验所需的材料成本。

Claims (6)

1.一种基于电信号的永磁风力发电机永磁体退磁故障模拟装置，其特征在于，包括拖动电机（2）和电信号检测模块（5），其中，所述拖动电机（2）驱动连接待测永磁风力发电机（1）；所述电信号检测模块（5）用于采集待测永磁风力发电机（1）的定子电流信号，并根据采集到的定子电流信号进行处理，得到定子电流故障特征信号；
所述待测永磁风力发电机（1）包括转子磁轭和永磁体，其中，所述永磁体内嵌可拆卸式安装在转子磁轭上；
所述永磁体为磁饱和永磁体或不饱和永磁体，其中，通过不同磁饱和状态的永磁体搭配模拟永磁风力发电机局部退磁及均匀退磁故障；
根据采集到的定子电流信号进行处理，得到定子电流故障特征信号的具体方法是：
对采集到的不同工况下定子电流信号通过傅里叶变换方法进行处理，提取得到发电机定子电流故障特征信号，并将故障特征信号处理结果进行可视化展示；
基于电信号的永磁风力发电机永磁体退磁故障模拟的具体方法是：
全部装配磁饱和永磁体用于模拟永磁风力发电机完好运行工况，并对此工况下的发电机定子电流数据进行采集分析，建立原始数据库；
将部分磁饱和永磁体更换为不饱和永磁体，以达到调整转子励磁磁场模拟不同程度永磁体退磁故障的目的。
2.根据权利要求1所述的一种基于电信号的永磁风力发电机永磁体退磁故障模拟装置，其特征在于，所述永磁体通过螺栓（6）固定在转子磁轭上。
3.根据权利要求1所述的一种基于电信号的永磁风力发电机永磁体退磁故障模拟装置，其特征在于，所述拖动电机（2）还连接有变频器（3）。
4.根据权利要求1所述的一种基于电信号的永磁风力发电机永磁体退磁故障模拟装置，其特征在于，所述待测永磁风力发电机（1）连接有全功率变流器（4）。
5.根据权利要求1所述的一种基于电信号的永磁风力发电机永磁体退磁故障模拟装置，其特征在于，所述电信号检测模块（5）包括电流传感器和多参量信号采集单元，其中，所述电流传感器用于采集发电机定子电流信息，并将采集到的电流信息传输至多参量信号采集单元；所述多参量信号采集单元用于根据电流信号提取故障特征信号。
6.根据权利要求5所述的一种基于电信号的永磁风力发电机永磁体退磁故障模拟装置，其特征在于，所述多参量信号采集单元的信号为WINDMAP-NCU4。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09222439A (ja) * 1996-01-31 1997-08-26 Eaton Corp 交流電流の測定装置及びその方法
CN103454585A (zh) * 2013-08-27 2013-12-18 河海大学 一种基于失电残压的永磁同步电机失磁故障诊断方法
CN108680858A (zh) * 2018-06-01 2018-10-19 清华大学 用于监测永磁同步电机转子失磁故障的方法和系统
CN111123099A (zh) * 2019-12-10 2020-05-08 国电南瑞科技股份有限公司 一种脉冲丢失的部分失磁故障识别方法
CN112084679A (zh) * 2020-10-14 2020-12-15 哈尔滨工程大学 一种考虑涡流分布不均匀性电磁执行器等效磁路建模方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070024147A1 (en) * 2003-08-18 2007-02-01 Hirzel Andrew D Selective alignment of stators in axial airgap electric devices comprising low-loss materials
JP5361261B2 (ja) * 2008-06-20 2013-12-04 株式会社東芝 永久磁石式回転電機
CN201448187U (zh) * 2009-06-08 2010-05-05 山东长星集团有限公司 无刷励磁同步风力发电机组
CN201584875U (zh) * 2010-01-27 2010-09-15 哈尔滨理工大学 兆瓦级高压永磁同步风力发电机
CN201860232U (zh) * 2010-11-08 2011-06-08 华北电力大学 无电励磁转子的并列结构混合励磁同步发电机
EP2518456A1 (en) * 2011-04-29 2012-10-31 ABB Technology AG Method for monitoring demagnetization
US8866428B2 (en) * 2011-06-02 2014-10-21 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for thermally monitoring a permanent magnet electric motor
CN202444281U (zh) * 2012-02-24 2012-09-19 陕西科技大学 一种带有励磁电流控制系统的同步风力发电模拟装置
CN102710045B (zh) * 2012-05-29 2014-07-30 东元总合科技（杭州）有限公司 假极转子及使用该转子的永磁风力发电机
CN107664991A (zh) * 2016-07-27 2018-02-06 上海中科深江电动车辆有限公司 电机控制器下线检测装置及检测方法
CN110870166B (zh) * 2017-06-15 2021-11-23 远景能源有限公司 适于运行发电机的系统
CN107656203B (zh) * 2017-09-11 2019-08-09 中国农业大学 一种永磁同步发电机的失磁故障检测方法
CN108539934B (zh) * 2018-03-12 2020-03-31 江苏大学 一种不对称磁网络的永磁型电机建模与退磁性能分析方法
CN109239599B (zh) * 2018-10-07 2020-09-22 河南理工大学 一种永磁同步电机退磁故障诊断方法
CN110309535B (zh) * 2019-05-23 2020-05-08 中南大学 一种永磁体局部失磁故障模拟方法及故障注入器
CN111600442A (zh) * 2020-05-28 2020-08-28 浙江大学 永磁直驱风力发电机外转子和永磁直驱风力发电机
CN112285554B (zh) * 2020-09-18 2022-12-16 江苏大学 基于信息融合的永磁同步电机退磁故障诊断方法与装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09222439A (ja) * 1996-01-31 1997-08-26 Eaton Corp 交流電流の測定装置及びその方法
CN103454585A (zh) * 2013-08-27 2013-12-18 河海大学 一种基于失电残压的永磁同步电机失磁故障诊断方法
CN108680858A (zh) * 2018-06-01 2018-10-19 清华大学 用于监测永磁同步电机转子失磁故障的方法和系统
CN111123099A (zh) * 2019-12-10 2020-05-08 国电南瑞科技股份有限公司 一种脉冲丢失的部分失磁故障识别方法
CN112084679A (zh) * 2020-10-14 2020-12-15 哈尔滨工程大学 一种考虑涡流分布不均匀性电磁执行器等效磁路建模方法

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