不对中是双馈式风电机组传动系统中一种十分常见的故障,它会导致轴系振动、轴承磨损等,对发电机运行状态产生影响,严重时甚至会引起发电机转子偏心。在发电机内部耦合的电磁场是决定其运行状态的关键指标之一,因此针对各种故障状态下电磁场的变化进行研究,对于故障检测和发电机的设计优化都具有重要参考意义。本文依托国家自然科学基金面上项目“双馈式风电机组同轴度误差故障机理与诊断技术研究”(51577008),主要完成了以下工作:1.在已完成基于ADAMS的风电机组传动系统动力学模型和MATLAB/Simulink双馈式风力发电机及其控制系统模型的前提上,基于Ansoft Maxwell搭建了 1.5MW双馈式发电机有限元模型,解析法推导出气隙磁密与电磁力密度的表达式,通过空载特性仿真结果与电机学理论分析对比验证了模型的正确性。2.通过联合仿真对正常、风速突变、平行不对中、角度不对中、综合不对中五种工况下的电磁场变化进行分析,重点分析了各种不对中故障下气隙磁密与电磁力密度在时间和空间中的变化,推导出二者在不对中故障下的解析表达式,总结出二者的峰值、均值以及幅频特性的变化规律。3.考虑到不对中严重时会导致发电机转子偏心,故建立静偏心故障模型以及静偏心与不对中同时存在的复合故障模型,推导出气隙磁密与电磁力密度在静偏心故障下的解析表达式,结合仿真结果总结出二者在静偏心故障下的变化规律。对复合故障与单一故障下的相关参数进行分析对比,总结出参数在复合故障下的变化特点。4.针对气隙磁密与电磁力密度随时间和空间同时变化的特点,提取正常、风速突变、不对中、静偏心以及复合故障五种工况下的时空数据,绘制时空分布曲面,采用二维傅里叶变换(2D-FFT)处理数据,得到各种工况下频率-空间阶次-幅值的变化特点。结果表明在不同工况下,频率和空间阶次会出现不同的变化规律,可为故障诊断以及电磁振动等相关研究提供理论参考。