目前风电技术快速发展,直驱式永磁同步风电机组由于具有独特的优势,在风电场的装机比例逐渐提升。永磁风力发电机作为机组的核心部件,其运行性能影响着风电机组、风电场乃至电网的安全稳定运行。研究永磁风力发电机在故障下的运行特性,有助于优化永磁风电机组的性能,为永磁风电机组的故障诊断提供参考,保证风电系统的稳定运行,促进风电行业的发展。发电机的运行工况相对较为恶劣,容易出现一系列故障。按故障部位可分为定子故障、转子故障、气隙偏心故障和轴承故障等。其中,气隙偏心故障较为普遍,占发电机故障的10%以上。因此,研究大型永磁风力发电机的偏心故障以及对此故障进行早期诊断具有重要意义。本文在研究分析永磁发电机结构、内部磁场分布及相关理论的基础上,构建了偏心故障情况下永磁发电机的数学模型,采用解析法,定性分析了气隙磁密、不平衡磁拉力的变化规律,并得到了永磁发电机在出现偏心故障时气隙磁密、不平衡磁拉力、感应电势和损耗的解析式。基于有限元理论,通过Ansoft Maxwell软件建立了永磁风力发电机二维偏心模型。采用参数化仿真,对偏心故障下风力发电机定、转子及发电质量所受影响进行了分析,得出发电机在不同偏心程度下气隙磁密、磁拉力、感应电势和损耗的变化规律。基于偏心故障特性、发电机故障的主流诊断方法及自身特点的研究,本文选择利用故障定子电流特性,设计早期故障诊断的方案。利用分析所得偏心故障下的定子电流信号,结合MATLAB工具箱,将不同偏心程度下的定子电流进行快速傅里叶分解,通过对比功率谱的幅值,得到偏心故障诊断的依据。实现偏心故障的分类和偏心程度的判定,完成大型永磁风力发电机静态偏心故障的早期诊断,保证风电机组的稳定运行。