双定子无刷双馈风力发电机冷却系统设计及温度场计算
发布时间：2021-02-03 18:05
近些年环境污染问题严重,迫切的需要新能源技术解决,风力发电以其环保、清洁、可再生等方面的优势成为各国研究的热点。本文为针对现有风力发电机存在的功率密度低、容错性差以及运输成本高等类似问题,提出了一种新型的笼障转子与双定子耦合的无刷双馈风力发电机,相比于永磁风力的发电机和有刷的双馈发电机,该种发电机具有功率密度高,稳定性好,无永磁体退磁风险以及维护成本低等优势,在风电领域的应用前景十分广阔。然而,该发电机结构复杂导致散热困难,使其稳定运行时温升较高。为此,本文以一台50kW的双定子无刷双馈发电机（Double stator brushless doubly-fed generator,DSBDFG）为研究对象,对其温升计算方法以及冷却系统设计进行了研究,旨在为后续针对该类新型发电机的实验研究提供理论依据。本文主要工作内容如下:首先,阐述了发电机的总体结构和运行原理,建立了温度场三维数学模型和物理模型,计算电机各部分的生热率和散热系数,对DSBDFG的稳态三维温度场进行有限元的计算。基于传热学的基本理论,采用等效热网络法建立发电机的热路计算模型,根据各部分的传热换热关系列出方程组,编写程序...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
笼型转子无刷双馈电机
图 1.1 无刷双馈电机运行结构Fig. 1.1 Operating structure of brushless doubly-fed machine作为一种新型电机，BDFM 结构和运行的机理区别于传统电机[19,20]。美国 Oregon大学的教授 Wllace 将一台 45kW 的无刷电机应用到一个废水厂中。2009 年，英国Cambridge 大学工程系的可再生能源实验室首次设计了 20kW 的商用无刷双馈感应风力发电机，在随后的几年里研究设计了同类别的 250kW 无刷双馈风力发电机[21,22]。笼型和磁阻型转子为无刷双馈电机常见的转子类型[23]。如下图 1.2 则为笼型转子无刷双馈电机。该种笼型转子可看作是一个“级数转换器”，其目的是实现定子两套绕组的电磁耦合。笼型转子的结构如图 1.3 所示。双向变频器功率绕组控制绕组
第 1 章 绪论学者们的研究相反，国内对无刷电机的研究起步则比较晚一些。、华南理工大学等高校开始着手对无刷电机进行研究，并获得了教授等人于 2010 年成功设计并研制出了效率 96%、额定功率 20r/min 的 BDFM，对其应用和发展具有重大的意义和积极的影响[26,凤阁教授组设计研究了无刷双馈发电机，在无刷双馈电机的电磁方面自形成了一定的体系，同时还对该种电机进行了优化设计并工业大学的王秀平博士设计了短路笼条与磁障结合的新型混合转机的电磁设计进行了十分深的研究总结。下图 1.4 为其实验所用是现阶段，国内对无刷双馈电机仍停留在理论研究阶段，还没有用中，尤其是对无刷电机的实验水平要相对落后于其理论水平[17
【参考文献】：
期刊论文
[1]无刷双馈电机的研究现状与最新进展[J]. 阚超豪,鲍习昌,王雪帆,熊飞,马伯. 中国电机工程学报. 2018(13)
[2]CFD分析车用电机螺旋水路的散热特性[J]. 王晓远,杜静娟. 电工技术学报. 2018(04)
[3]干式涡旋真空泵用特种电机温度场仿真与实验[J]. 安跃军,张振厚,张强,王光玉,刘在行. 电机与控制学报. 2017(08)
[4]新型磁障转子无刷双馈电机热计算[J]. 张凤阁,蒋晓东,李应光,Zhang Yue,王金松. 中国电机工程学报. 2018(09)
[5]无刷双馈风力发电机的设计、分析与控制[J]. 程明,韩鹏,魏新迟. 电工技术学报. 2016(19)
[6]无刷电励磁同步电机不同转子结构的对比分析[J]. 张凤阁,贾广隆,郑阳,关涛,蔺明. 电工技术学报. 2016(07)
[7]笼型转子无刷双馈电机异步运行模式的实验研究[J]. 杜江,韩力,欧先朋,韩雪峰. 中国电机工程学报. 2016(14)
[8]车用变频调速水冷永磁同步电机三维温度场分析[J]. 王淑旺,江曼,朱标龙,刘马林. 电机与控制应用. 2016(02)
[9]不同转子结构无刷双馈电动机转子耦合能力与运行性能的对比分析与实验研究[J]. 张凤阁,王秀平,于思洋,曲春雨. 中国电机工程学报. 2016(10)
[10]13.2 MW海上超导直驱风力发电机设计[J]. 方海洋,曲荣海,唐跃进,王晋,刘迎珍,张斌,何杰,祝喆,苏路顺. 南方电网技术. 2015(12)
博士论文
[1]复合转子定子电励磁无刷同步电机设计与分析[D]. 贾广隆.沈阳工业大学 2016
[2]新型混合转子无刷双馈电机的电磁特性分析与实验研究[D]. 王秀平.沈阳工业大学 2014
[3]变速恒频无刷双馈风力发电机的直接转矩控制技术研究[D]. 金石.沈阳工业大学 2011
硕士论文
[1]双定子无刷双馈发电机结构设计与机械性能分析[D]. 徐小龙.沈阳工业大学 2018
[2]3MW直驱双定子无刷双馈风力发电机结构设计及优化分析[D]. 李应光.沈阳工业大学 2017
[3]3MW直驱式双定子无刷双馈风力发电机电磁设计与分析[D]. 鞠孝伟.沈阳工业大学 2017
[4]基于改进粒子群优化无刷双馈发电机控制策略研究[D]. 孙平顺.哈尔滨工程大学 2016
[5]无刷电励磁同步电机损耗分析与温度场计算[D]. 郑阳.沈阳工业大学 2016
[6]非晶合金高速永磁电机热管理技术研究[D]. 程雪斌.沈阳工业大学 2016
[7]非晶合金轴向磁通永磁电机冷却系统设计及热计算[D]. 张华伟.沈阳工业大学 2016
[8]电动汽车用永磁同步电机水冷系统设计及温升分析[D]. 和伟超.浙江大学 2013
[9]永磁同步牵引电机热计算和冷却系统计算[D]. 姚望.沈阳工业大学 2013
[10]磁阻短路绕组混合转子无刷双馈电机关键技术研究[D]. 杨群.沈阳工业大学 2012
本文编号：3016939
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
笼型转子无刷双馈电机
图 1.1 无刷双馈电机运行结构Fig. 1.1 Operating structure of brushless doubly-fed machine作为一种新型电机，BDFM 结构和运行的机理区别于传统电机[19,20]。美国 Oregon大学的教授 Wllace 将一台 45kW 的无刷电机应用到一个废水厂中。2009 年，英国Cambridge 大学工程系的可再生能源实验室首次设计了 20kW 的商用无刷双馈感应风力发电机，在随后的几年里研究设计了同类别的 250kW 无刷双馈风力发电机[21,22]。笼型和磁阻型转子为无刷双馈电机常见的转子类型[23]。如下图 1.2 则为笼型转子无刷双馈电机。该种笼型转子可看作是一个“级数转换器”，其目的是实现定子两套绕组的电磁耦合。笼型转子的结构如图 1.3 所示。双向变频器功率绕组控制绕组
第 1 章 绪论学者们的研究相反，国内对无刷电机的研究起步则比较晚一些。、华南理工大学等高校开始着手对无刷电机进行研究，并获得了教授等人于 2010 年成功设计并研制出了效率 96%、额定功率 20r/min 的 BDFM，对其应用和发展具有重大的意义和积极的影响[26,凤阁教授组设计研究了无刷双馈发电机，在无刷双馈电机的电磁方面自形成了一定的体系，同时还对该种电机进行了优化设计并工业大学的王秀平博士设计了短路笼条与磁障结合的新型混合转机的电磁设计进行了十分深的研究总结。下图 1.4 为其实验所用是现阶段，国内对无刷双馈电机仍停留在理论研究阶段，还没有用中，尤其是对无刷电机的实验水平要相对落后于其理论水平[17
【参考文献】：
期刊论文
[1]无刷双馈电机的研究现状与最新进展[J]. 阚超豪,鲍习昌,王雪帆,熊飞,马伯. 中国电机工程学报. 2018(13)
[2]CFD分析车用电机螺旋水路的散热特性[J]. 王晓远,杜静娟. 电工技术学报. 2018(04)
[3]干式涡旋真空泵用特种电机温度场仿真与实验[J]. 安跃军,张振厚,张强,王光玉,刘在行. 电机与控制学报. 2017(08)
[4]新型磁障转子无刷双馈电机热计算[J]. 张凤阁,蒋晓东,李应光,Zhang Yue,王金松. 中国电机工程学报. 2018(09)
[5]无刷双馈风力发电机的设计、分析与控制[J]. 程明,韩鹏,魏新迟. 电工技术学报. 2016(19)
[6]无刷电励磁同步电机不同转子结构的对比分析[J]. 张凤阁,贾广隆,郑阳,关涛,蔺明. 电工技术学报. 2016(07)
[7]笼型转子无刷双馈电机异步运行模式的实验研究[J]. 杜江,韩力,欧先朋,韩雪峰. 中国电机工程学报. 2016(14)
[8]车用变频调速水冷永磁同步电机三维温度场分析[J]. 王淑旺,江曼,朱标龙,刘马林. 电机与控制应用. 2016(02)
[9]不同转子结构无刷双馈电动机转子耦合能力与运行性能的对比分析与实验研究[J]. 张凤阁,王秀平,于思洋,曲春雨. 中国电机工程学报. 2016(10)
[10]13.2 MW海上超导直驱风力发电机设计[J]. 方海洋,曲荣海,唐跃进,王晋,刘迎珍,张斌,何杰,祝喆,苏路顺. 南方电网技术. 2015(12)
博士论文
[1]复合转子定子电励磁无刷同步电机设计与分析[D]. 贾广隆.沈阳工业大学 2016
[2]新型混合转子无刷双馈电机的电磁特性分析与实验研究[D]. 王秀平.沈阳工业大学 2014
[3]变速恒频无刷双馈风力发电机的直接转矩控制技术研究[D]. 金石.沈阳工业大学 2011
硕士论文
[1]双定子无刷双馈发电机结构设计与机械性能分析[D]. 徐小龙.沈阳工业大学 2018
[2]3MW直驱双定子无刷双馈风力发电机结构设计及优化分析[D]. 李应光.沈阳工业大学 2017
[3]3MW直驱式双定子无刷双馈风力发电机电磁设计与分析[D]. 鞠孝伟.沈阳工业大学 2017
[4]基于改进粒子群优化无刷双馈发电机控制策略研究[D]. 孙平顺.哈尔滨工程大学 2016
[5]无刷电励磁同步电机损耗分析与温度场计算[D]. 郑阳.沈阳工业大学 2016
[6]非晶合金高速永磁电机热管理技术研究[D]. 程雪斌.沈阳工业大学 2016
[7]非晶合金轴向磁通永磁电机冷却系统设计及热计算[D]. 张华伟.沈阳工业大学 2016
[8]电动汽车用永磁同步电机水冷系统设计及温升分析[D]. 和伟超.浙江大学 2013
[9]永磁同步牵引电机热计算和冷却系统计算[D]. 姚望.沈阳工业大学 2013
[10]磁阻短路绕组混合转子无刷双馈电机关键技术研究[D]. 杨群.沈阳工业大学 2012
本文编号：3016939
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