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随着能源危机和环境污染的日益凸显,风力发电受到越来越多的关注。变速恒频风力发电机组(以下简称风电机组)已成为风力发电领域的主流机型,尤其是永磁直驱风电机组近年快速地增长。风电机组在运行过程中,由于受到空气动力和恶劣环境等因素的影响,极易出现各种故障,影响风电机组的安全、可靠运行。为了提高风电机组的安全性和可靠性,对风电机组进行故障诊断就显得极其重要。本文以永磁直驱风电机组为研究对象,分别针对叶轮不平衡、永磁电机定子绕组不对称、匝间短路和开路以及变换器故障,系统地研究了该类风电机组的故障诊断技术,提出了多种基于发电机电信号的故障诊断方法,并进行了仿真和实验验证,为进一步提高风电机组的可靠性和推进风电产业的发展奠定了重要的技术基础。论文主要研究成果包括以下几个方面：1. 介绍了永磁直驱风电机组的结构,并给出了永磁直驱风电机组的数学模型,主要包括风力机、传动链和永磁电机等。基于MATLAB/Simulink建立了永磁直驱风电机组的仿真平台,为进行风电机组故障诊断的仿真研究奠定基础。2. 针对风力机叶轮不平衡故障,提出了基于定子电流信号的故障诊断方法、基于定子电流Park矢量模平方信号的故障诊断方法和基于矢量控制的故障诊断方法,仿真和实验验证了这三种方法的有效性。3. 研究了三相永磁电机故障诊断方法。针对三相永磁电机的定子绕组有星形和三角形两种连接方式,分别提出了基于零序电压和零序电流的方法用于诊断定子绕组不对称、匝间短路和开路故障,并通过仿真和实验验证了相关结论。4. 提出了一种基于正交参考坐标的频率跟踪算法,该算法在时域上能实时地计算交流信号的幅值和初始相位角,减少了信号处理的计算量。5. 提出了基于线电压误差的变换器故障诊断方法,用于诊断和定位功率开关管开路故障。为了提高故障诊断的可靠性,该方法采用了电压幅值和时间宽度双重标准,并通过仿真和实验验证了该方法的有效性。6. 研究了多相磁通切换型永磁电机故障诊断方法。在分析九相磁通切换型永磁电机定子绕组中性点连接方式的基础上,对九相磁通切换型永磁电机进行了故障诊断研究。7. 搭建了基于dSPACE的永磁直驱风电机组实验平台,设计了硬件电路,编写了控制系统软件程序,为进行永磁直驱风电机组故障诊断实验验证提供了硬件和软件基础。