兆瓦级高压自起动永磁同步电机的设计与分析

发布时间：2021-06-23 02:12

　　随着现代经济与工业高速发展,当代的生态环境遇到了越来越多的问题,我们面临着自然资源一直在被消耗和衰竭的危机,能源节约刻不容缓,而节能降耗是目前解决能源问题的最直接有效的重要措施。对于我国电机行业来说,发展高效电机可达到节能的目的。目前在工农业生产中的风机、水泵类等机械需要连续以恒定速度生产运行,常采用几百千瓦和兆瓦级感应电动机来驱动,但是感应电机具有效率和功率因数普遍较低,经济运行范围窄的劣势,在实际应用中会造成电能的大量浪费。作为结合了永磁电机与感应电机结构特点的自起动永磁同步电机,不需要变频调节系统,具有功率因数高、效率高、经济运行范围宽等优势,发展前景良好,但同时高压自起动永磁同步电机也具有起动电流更高、齿槽转矩大等问题。本文根据电机的额定参数与性能要求,设计了一台6kV、1120kW的自起动永磁同步电机,主要工作内容如下:首先,查阅课题的相关国内外文献,对本文课题的背景、意义和研究现状进行阐述,然后基于电机的额定参数与性能要求,完成自起动永磁电机的设计,主要包括:电机主要尺寸的确定、定转子冲片的设计、定子绕组的选择、永磁体尺寸及放置形式的确定。其次,针对永磁同步电机齿槽转矩过大... 

【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】：

V型内置式永磁电机和改进后的电机模型

沈阳工业大学硕士学位论文4笼条的插入式顺向磁极布置，与先前使用的其他转子结构相比，提高了起动性能。提出的第二种转子结构使用了周向和径向磁化磁体（混合转子）与感应磁极的组合如图1.2，从而改善了电机的同步性能。图1.2混合转子Fig.1.2Hybridrotor文献[19]中提出在电机转子外部增加磁滞环结构，由此产生一个磁滞转矩使电机起动并运行，称这种结构的电机为磁滞式自起动永磁同步电机，如图1.3。结合有限元仿真后，其结果表明：磁滞环结构下的电机同普通自起动永磁电机相比，虽然起动时间要长一些，但稳态运行性能和起动特性均为良好。图1.3磁滞式异步起动永磁同步电机Fig.1.3Hysteresisasynchronousstartpermanentmagnetsynchronousmotor文献[20]为电机的起动和牵入同步过程的转矩提供了转矩解析式，由解析式给出电机能正常起动达到稳态同步的基本要求，同时计算了电机在正常运行时需要的最小动能，通过分析表明电机在牵入同步过程中，只有当平均转矩提供的能量大于最小动能时才能稳定达到同步状态。文献[21]中将笼型转子的槽形不对称分布，如图1.4，并利用有限元对比了5种按类似方式分布的槽形不对称结构，结果表明非对称转子槽形拓扑结构可改善电机性能，反电动势波形的正弦畸变率有所降低，进而可减少谐波损耗，提高电机的运行效率。

沈阳工业大学硕士学位论文4笼条的插入式顺向磁极布置，与先前使用的其他转子结构相比，提高了起动性能。提出的第二种转子结构使用了周向和径向磁化磁体（混合转子）与感应磁极的组合如图1.2，从而改善了电机的同步性能。图1.2混合转子Fig.1.2Hybridrotor文献[19]中提出在电机转子外部增加磁滞环结构，由此产生一个磁滞转矩使电机起动并运行，称这种结构的电机为磁滞式自起动永磁同步电机，如图1.3。结合有限元仿真后，其结果表明：磁滞环结构下的电机同普通自起动永磁电机相比，虽然起动时间要长一些，但稳态运行性能和起动特性均为良好。图1.3磁滞式异步起动永磁同步电机Fig.1.3Hysteresisasynchronousstartpermanentmagnetsynchronousmotor文献[20]为电机的起动和牵入同步过程的转矩提供了转矩解析式，由解析式给出电机能正常起动达到稳态同步的基本要求，同时计算了电机在正常运行时需要的最小动能，通过分析表明电机在牵入同步过程中，只有当平均转矩提供的能量大于最小动能时才能稳定达到同步状态。文献[21]中将笼型转子的槽形不对称分布，如图1.4，并利用有限元对比了5种按类似方式分布的槽形不对称结构，结果表明非对称转子槽形拓扑结构可改善电机性能，反电动势波形的正弦畸变率有所降低，进而可减少谐波损耗，提高电机的运行效率。


本文编号：3244009