笼障转子双定子无刷双馈风力发电机电磁设计与特性分析
发布时间：2021-01-13 22:25
本文以国家自然科学基金重点项目为依托背景,针对目前海上风力资源特点和风力发电要求,提出了一种新型MW级笼障转子双定子无刷双馈风力发电机（Dual-Stator Brushless Doubly-Fed Wind Power Generator,DSBDFWPG）。该种发电机是一种具有特殊结构的双气隙双场调制电机,其内/外定子上均嵌有两套极对数不同的三相绕组,即功率绕组和控制绕组。这些绕组通过笼障转子进行磁场调制和耦合,从而实现机电能量转换。本文针对笼障转子DSBDFWPG进行理论分析、电磁设计和实验研究,主要研究内容包括以下几个方面:（1）针对笼障转子DSBDFWPG在原理和结构上均与常规无刷双馈发电机有较大差异,现有的理论和方法不能直接应用于该种发电机,深入研究了该种发电机的磁场调制理论。通过分析DSBDFWPG绕组磁动势和气隙磁导函数,推导出了该种发电机实现机电能量转换的有效气隙磁密分量;结合该种发电机的基本电磁关系和双馈运行方式,推导出了其稳态耦合电路以及相应的电压方程、电流方程和电磁转矩。在此基础上,推导出了该发电机的等效电路且采用绕组函数法与能量法分别计算了其绕组自感和互感与...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景与意义
1.2 课题的国内外研究动态
1.2.1 双气隙结构风力发电机国内外发展趋势
1.2.2 无刷双馈电机的国内外研究现状与发展趋势
1.3 课题的主要研究内容
第2章 双定子无刷双馈风力发电机的结构与磁场调制机理
2.1 双定子无刷双馈风力发电机的基本结构与工作原理
2.2 双定子无刷双馈风力发电机的运行方式
2.2.1 同步运行方式
2.2.2 双馈运行方式
2.3 双定子无刷双馈风力发电机的磁场调制
2.3.1 定子绕组磁动势
2.3.2 笼障转子的磁场调制
2.3.3 机电能量转换的实现
2.4 本章小结
第3章 双定子无刷双馈风力发电机的等效电路与磁场解析分析
3.1 双定子无刷双馈风力发电机的等效电路
3.1.1 基本电磁关系
3.1.2 基本方程
3.1.3 等效电路
3.2 双定子无刷双馈风力发电机的功率流
3.2.1 有功功率流
3.2.2 无功功率流
3.3 双定子无刷双馈风力发电机的磁场解析
3.3.1 绕组等效电流密度
3.3.2 磁场解析模型
3.3.3 磁场解析分析
3.4 本章小结
第4章 双定子无刷双馈风力发电机的设计与性能计算
4.1 双定子无刷双馈风力发电机的结构选择
4.1.1 定子结构
4.1.2 转子结构
4.2 双定子无刷双馈风力发电机的电磁设计
4.2.1 性能设计指标
4.2.2 内外单元电机的功率分配
4.2.3 主要尺寸确定方法
4.2.4 极对数与槽配合的选取原则
4.2.5 定子绕组形式与排布方式
4.2.6 定子绕组联接方式的研究与选取
4.3 双定子无刷双馈风力发电机的性能计算
4.3.1 3MW双定子无刷双馈风力发电机性能计算
4.3.2 50kW样机性能计算
4.3.3 电机性能计算CAD软件开发
4.4 本章小结
第5章 双定子无刷双馈风力发电机笼障转子耦合能力分析与参数计算
5.1 转子拓扑结构的选择
5.1.1 转子磁障的选择
5.1.2 转子笼条的选择
5.2 转子结构参数对转子耦合能力的影响
5.2.1 极弧系数对转子耦合能力的影响
5.2.2 导磁层数目对转子耦合能力的影响
5.2.3 导磁层与非导磁层宽度比对转子耦合能力的影响
5.2.4 笼条对转子耦合能力的影响
5.3 参数计算
5.3.1 绕组电阻计算
5.3.2 绕组电感计算
5.3.3 漏抗计算
5.4 本章小结
第6章 双定子无刷双馈风力发电机的实验样机研究
6.1 样机加工
6.2 样机参数测试
6.2.1 绕组电阻测试
6.2.2 绕组电感测试
6.3 样机空载实验
6.4 样机负载实验
6.5 本章小结
第7章 全文总结与研究展望
7.1 全文总结
7.2 研究展望
参考文献
在学研究成果
致谢
本文编号：2975659
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
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摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景与意义
1.2 课题的国内外研究动态
1.2.1 双气隙结构风力发电机国内外发展趋势
1.2.2 无刷双馈电机的国内外研究现状与发展趋势
1.3 课题的主要研究内容
第2章 双定子无刷双馈风力发电机的结构与磁场调制机理
2.1 双定子无刷双馈风力发电机的基本结构与工作原理
2.2 双定子无刷双馈风力发电机的运行方式
2.2.1 同步运行方式
2.2.2 双馈运行方式
2.3 双定子无刷双馈风力发电机的磁场调制
2.3.1 定子绕组磁动势
2.3.2 笼障转子的磁场调制
2.3.3 机电能量转换的实现
2.4 本章小结
第3章 双定子无刷双馈风力发电机的等效电路与磁场解析分析
3.1 双定子无刷双馈风力发电机的等效电路
3.1.1 基本电磁关系
3.1.2 基本方程
3.1.3 等效电路
3.2 双定子无刷双馈风力发电机的功率流
3.2.1 有功功率流
3.2.2 无功功率流
3.3 双定子无刷双馈风力发电机的磁场解析
3.3.1 绕组等效电流密度
3.3.2 磁场解析模型
3.3.3 磁场解析分析
3.4 本章小结
第4章 双定子无刷双馈风力发电机的设计与性能计算
4.1 双定子无刷双馈风力发电机的结构选择
4.1.1 定子结构
4.1.2 转子结构
4.2 双定子无刷双馈风力发电机的电磁设计
4.2.1 性能设计指标
4.2.2 内外单元电机的功率分配
4.2.3 主要尺寸确定方法
4.2.4 极对数与槽配合的选取原则
4.2.5 定子绕组形式与排布方式
4.2.6 定子绕组联接方式的研究与选取
4.3 双定子无刷双馈风力发电机的性能计算
4.3.1 3MW双定子无刷双馈风力发电机性能计算
4.3.2 50kW样机性能计算
4.3.3 电机性能计算CAD软件开发
4.4 本章小结
第5章 双定子无刷双馈风力发电机笼障转子耦合能力分析与参数计算
5.1 转子拓扑结构的选择
5.1.1 转子磁障的选择
5.1.2 转子笼条的选择
5.2 转子结构参数对转子耦合能力的影响
5.2.1 极弧系数对转子耦合能力的影响
5.2.2 导磁层数目对转子耦合能力的影响
5.2.3 导磁层与非导磁层宽度比对转子耦合能力的影响
5.2.4 笼条对转子耦合能力的影响
5.3 参数计算
5.3.1 绕组电阻计算
5.3.2 绕组电感计算
5.3.3 漏抗计算
5.4 本章小结
第6章 双定子无刷双馈风力发电机的实验样机研究
6.1 样机加工
6.2 样机参数测试
6.2.1 绕组电阻测试
6.2.2 绕组电感测试
6.3 样机空载实验
6.4 样机负载实验
6.5 本章小结
第7章 全文总结与研究展望
7.1 全文总结
7.2 研究展望
参考文献
在学研究成果
致谢
本文编号：2975659
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