多相无刷励磁系统旋转整流器的故障检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多相无刷励磁系统旋转整流器的故障检测方法及装置，所述方法包括以下步骤：S1、获取发电机和励磁机的实际尺寸，并按照发电机和励磁机的实际尺寸建立主发电机的有限元模型和励磁机模型；S2、根据旋转整流器的实际连接关系，建立旋转整流器模型；S3、验证所述主发电机模型、励磁机模型和旋转整流器模型的准确性；S4、利用建立的模型对旋转整流器进行故障检测。实施本发明专利技术的有益效果是，可实现大型核电机组励磁系统电磁暂态仿真；分析故障期间电气量特征，重现故障期间发电机励磁系统电气量的变化规律，实现对旋转整流器的故障检测；成本低，效率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发电厂励磁系统领域，更具体地说，涉及一种多相无刷励磁系统旋转整流器的故障检测方法及装置。
技术介绍
参见图1为多相无刷励磁系统的结构示意图。多相无刷励磁系统的交流励磁机电枢、旋转整流器、发电机转子同步旋转，相互间相对静止，避免了静止励磁系统使用碳刷和集电环等滑动接触元件带来的运行维护繁杂及频引发生产事故的问题。但是，由于多相无刷励磁系统的旋转整流器中的整流二极管处于高速旋转状态，在实际运行中整流二极管的损坏时有发生。在开路故障初期励磁机仍能给主发电机提供正常的励磁电流，如果任故障继续恶化将严重影响主发电机的正常安全运行，造成严重的后果。因此，对旋转整流器故障进行检测，对多相无刷励磁系统的运行有重要的意义。另一方面，因旋转整流二极管随励磁机电枢绕组一同旋转，难以配置传感器进行监视，对其故障的检测十分困难。因此，现有技术中并没有有效的检测方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不能实现旋转整流器的故障检测的缺陷，提供一种多相无刷励磁系统旋转整流器的故障检测方法及装置。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种多相无刷励磁系统旋转整流器的故障检测方法，包括以下步骤：S1、获取发电机和励磁机的实际尺寸，并按照发电机和励磁机的实际尺寸建立主发电机的有限元模型和励磁机模型；S2、根据旋转整流器的实际连接关系，建立旋转整流器模型；S3、验证所述主发电机模型、励磁机模型和旋转整流器模型的准确性；S4、利用建立的模型对旋转整流器进行故障检测。优选的，所述步骤S3具体包括：在多相励磁机的定子励磁绕组施加电密；分别计算正常实际工况运行、额定工况运行及2倍强励工况运行的励磁机和主发电机的各电气量，并将计算得到的各电气量与录波数据及运行参数对比，以验证所述主发电机模型、励磁机模型和旋转整流器模型。优选的，所述步骤S1具体包括：按照主发电机定子绕组的实际连接方式建立主发电机的有限元模型；按照励磁机定子绕组的实际连接方式建立励磁机模型。优选的，所述步骤S1还包括：获取发电机、励磁机的实际运行参数和结构参数，然后根据获取的实际运行参数和结构参数对模型进行设定。优选的，所述步骤S2具体包括：按照旋转整流器的实际连接方式建立旋转整流器模型。优选的，所述步骤S4具体包括：利用所建立的模型，对发电机机端按照实际录波电流施加绕组电密作为边界条件，对主发电机进行转子运动时的电磁场数值计算，计算出发电机励磁绕组的反电势，根据励磁绕组的反电势以检测到旋转整流器的工作状态。优选的，所述步骤S4具体包括：利用所建立的模型，将发电机的励磁绕组和系统短路故障引起的反电势一起作为多相无刷励磁机的负载；对励磁机的励磁电流按照实际大小施加电密，计算此时系统的励磁反电势，根据计算得到的励磁反电势以检测旋转整流器是否发生反向击穿。优选的，所述步骤S4具体包括：利用所建立的模型，将发电机的励磁绕组和系统短路故障引起的反电势一起作为多相无刷励磁机的负载；对励磁机的励磁电流按照实际大小施加电密；将二极管置短路状态，得到此时旋转整流器的电气量，以对旋转整流器进行故障分析。优选的，所述旋转整流器模型中，负载为发电机励磁绕组和反电势。另一方面，提供一种多相无刷励磁系统旋转整流器的故障检测装置，包括：第一模型建立模块，用于获取发电机和励磁机的实际尺寸，并按照发电机和励磁机的实际尺寸建立主发电机的有限元模型和励磁机模型；第二模型建立模块，用于根据旋转整流器的实际连接关系，建立旋转整流器模型；验证模块，用于验证主发电机模型、励磁机模型和旋转整流器模型的准确性；检测模块，用于利用建立的模型对旋转整流器进行故障检测。实施本专利技术的多相无刷励磁系统旋转整流器的故障检测方法及装置，具有以下有益效果：可实现大型核电机组励磁系统电暂态仿真；分析故障期间电气量特征，重现故障期间发电机励磁系统电气量的变化规律，实现对旋转整流器的故障检测；成本低，效率高。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是多相无刷励磁系统的结构示意图；图2是本专利技术实施例的多相无刷励磁系统旋转整流器的故障检测方法流程图；图3是本专利技术实施例的主发电机的定子绕组连接图；图4是本专利技术实施例的主发电机的物理模型及有限元网格剖分；图5是本专利技术实施例的励磁机的定子绕组连接图；图6是本专利技术实施例的励磁机的物理模型及有限元剖分；图7是本专利技术实施例的39相旋转整流器模型；图8是本专利技术实施例的多相无刷励磁系统旋转整流器的故障检测装置的结构框图。具体实施方式本专利技术实施例通过提供一种多相无刷励磁系统旋转整流器的故障检测方法及装置，解决了现有技术中不能实现旋转整流器的故障检测的缺陷，取得了可实现大型核电机组励磁系统电暂态仿真；分析故障期间电气量特征，重现故障期间发电机励磁系统电气量的变化规律，实现对旋转整流器的故障检测，且成本低，效率高的有益效果。本专利技术实施例解决上述技术问题的总体思路为：提供一种多相无刷励磁系统旋转整流器的故障检测方法，包括以下步骤：获取发电机和励磁机的实际尺寸，并按照发电机和励磁机的实际尺寸建立主发电机的有限元模型和励磁机模型；根据旋转整流器的实际连接关系，建立旋转整流器模型；验证所述主发电机模型、励磁机模型和旋转整流器模型的准确性；利用建立的模型对旋转整流器进行故障检测。为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。参见图1为多相无刷励磁系统的结构示意图。多相无刷励磁系统包括：旋转部分1、主发电机2和励磁调节器3。其中，旋转部分1包括旋转整流器11。旋转整流器11用于将交流电流转化为直流电流。励磁调节器3将交流电转换成频率和幅值可调的交流电提供给交流感应励磁机的定子感应绕组。旋转整流器11将交流感应励磁机的转子感应绕组的感应交流电压变换成直流向主发电机2的励磁绕组供电。旋转整流器11故障时，励磁机产生不同于正常运行的电枢电流，进而会在励磁机定子励磁回路中感应出特定谐波的电流。参见图2，本专利技术实施例的多相无刷励磁系统旋转整流器的故障检测方法包括以下步骤：S1、获取发电机和励磁机的实际尺寸，并按照发电机和励磁机的实际尺寸建立主发电机的有限元模型和励磁机模型。具体的，按照主发电机定子绕组的实际连接方式建立主发电机的有限元模型。按照励磁机定子绕组的实际连接方式建立励磁机模型。建立模型时，首先获取发电机、励磁机的额定参数和实际结构参数，然后进行设定。例如，发电机的实际运行参数包括：额定电压、额定电流、额定容量、额定励磁电流、空载额定电压时的励磁电流；发电机的实际结构参数包括：定子铁芯外径、定子铁芯内径、定子铁芯长度、极距、定子齿数、定子绕组节距、定子每线圈匝数、转子铁芯长度、转子每极阻尼条数、气隙长度设计值、转子实槽数、转子虚槽数、励磁绕组各分布式线圈的匝数及节距。励磁机的实际运行参数包括：额定电压、额定电流、额定励磁电压、额定励磁电流、空载励磁电压、空载励磁电流；励磁机的实际结构参数包括：相数、极对数、转子铁心外径、转子铁心内径、定子铁芯外径、定子套筒内径、定子铁芯长度、转子槽数、定子绕组节距、气隙长度设计值。参见图3是本专利技术实施例的主发电机的定子绕组连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多相无刷励磁系统旋转整流器的故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取发电机和励磁机的实际尺寸，并按照发电机和励磁机的实际尺寸建立主发电机的有限元模型和励磁机模型；S2、根据旋转整流器的实际连接关系，建立旋转整流器模型；S3、验证所述主发电机模型、励磁机模型和旋转整流器模型的准确性；S4、利用建立的模型对旋转整流器进行故障检测。

【技术特征摘要】
1.一种多相无刷励磁系统旋转整流器的故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取发电机和励磁机的实际尺寸，并按照发电机和励磁机的实际尺寸建立主发电机的有限元模型和励磁机模型；S2、根据旋转整流器的实际连接关系，建立旋转整流器模型；S3、验证所述主发电机模型、励磁机模型和旋转整流器模型的准确性；S4、利用建立的模型对旋转整流器进行故障检测。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：在多相励磁机的定子励磁绕组施加电密；分别计算正常实际工况运行、额定工况运行及2倍强励工况运行的励磁机和主发电机的各电气量，并将计算得到的各电气量与录波数据及运行参数对比，以验证所述主发电机模型、励磁机模型和旋转整流器模型。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：按照主发电机定子绕组的实际连接方式建立主发电机的有限元模型；按照励磁机定子绕组的实际连接方式建立励磁机模型。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1还包括：获取发电机、励磁机的实际运行参数和结构参数，然后根据获取的实际运行参数和结构参数对模型进行设定。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：按照旋转整流器的实际连接方式建立旋转整流器模型。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：利用所建立的模型，对发电机机端按照实际录波电流施加绕组电密作为边界条件...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄玮，赵艳军，谭胜盛，张立斌，叶育林，高学冲，郝亮亮，
申请(专利权)人：中广核工程有限公司，北京交通大学，中国广核集团有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44