余热发电高速永磁电机设计与分析
发布时间：2021-11-23 13:05
余热发电是将工业生产中多余的热能转化为电能的一种技术,不仅节能环保,还有利于经济发展。高速永磁直驱式的余热发电机通过将高速透平机与高速永磁电机直接相连,大大缩小了发电系统体积,减小占地面积,省去了变速箱结构,易于密封,减小维护量。此外,经过整流逆变后接入电网的电流易于调整,能够较好地适应余热能源的变化波动。但是高速电机会带来损耗密度高、电机温升高、转子应力过大等诸多问题,兆瓦级高速电机的这些问题更加突出。本文在已有的340 k W,11000 r/min的高速电机的基础上,设计研究了一台1 MW,20000 r/min的高速永磁电机。本文从电机结构、电磁设计、损耗分析、温度场分析、应力场和转子动力学分析等方面,全面地开展了余热发电用大功率高速永磁同步电机的设计与分析,具体内容如下:（1）针对余热发电场合的特殊性,对电机结构设计的特殊之处进行了阐述,分析了电磁负荷的分配问题;采用有限元和磁路法对电机进行了设计,并对结果进行了比较。（2）深入研究了高速电机损耗的产生原理和分布形式。对高速永磁电机的损耗进行了分析和计算,主要从转子涡流损耗、风摩损耗、定子铁耗、绕组铜耗等四方面进行了研究。采用...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：113 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
以色列槽式集热器
温余热能源的利用列为一项重要课题，参与其中的三菱重工、余热发电设备迄今已广泛应用于水泥、炼油、化工等工业，为余热发电技术国外起步时间较早，研究较为深入，并广泛应用行业。早期余热发电设备大多采用低速电机，近年来高速永磁渐成为研究热点，其功率主要集中在兆瓦级以上。图 1-1 以色列槽式集热器
高速电机其转子转速高、功率密度高、体积小、响直接连接，如高速燃气发电机、高速储能飞轮、高速机床中，永磁同步电机依靠其功率密度高、功率因数高、控制应用与研究。的功率与转速间存在一定的限制关系。文献[36]对多种已商业产品进行了归纳与分析，得到了其功率转速分布图，如机，转子材料所受应力越大、损耗密度越大，受材料的极体积不易做大。该文献也从电磁负荷的角度对图 1-3 中虚电机额定频率与额定功率间关系，如式 1-1 所示，可近速超过 104r/min 或转速与功率开方的乘积超过 105的电机
【参考文献】：
期刊论文
[1]无线电能传输系统中非理想Litz线的建模和优化[J]. 孙溪溪,邓其军,李金蓉,柳帅. 河南科技大学学报(自然科学版). 2019(03)
[2]低温余热发电技术的特点和发展趋势探讨[J]. 路远. 城市建设理论研究(电子版). 2016(32)
[3]工业余热发电系统的应用及问题分析[J]. 常海青,张燕. 节能. 2015(09)
[4]高速透平发电机的特点及相关技术研究[J]. 孙立佳,任小坤,高元景,孙郁,张武. 低温与超导. 2015(08)
[5]1.12MW高速永磁电机多物理场综合设计[J]. 张凤阁,杜光辉,王天煜,王凤翔,Wenping CAO,王大朋. 电工技术学报. 2015(12)
[6]非共沸混合工质ORC-分流闪蒸系统热力性能分析[J]. 杨新乐,黄菲菲,戴文智,张博. 热能动力工程. 2015(03)
[7]高速永磁电机设计与分析技术综述[J]. 董剑宁,黄允凯,金龙,林鹤云. 中国电机工程学报. 2014(27)
[8]兆瓦级高速永磁电机通风系统设计与转子表面风摩耗研究[J]. 张凤阁,杜光辉,王天煜,黄娜,曹文平. 电机与控制学报. 2014(02)
[9]高速永磁电机转子不同保护措施的强度分析[J]. 张凤阁,杜光辉,王天煜,黄娜. 中国电机工程学报. 2013(S1)
[10]中温热源驱动有机朗肯循环工质研究[J]. 陈奇成,徐进良,苗政. 中国电机工程学报. 2013(32)
博士论文
[1]高速永磁电机综合设计方法的研究[D]. 董剑宁.东南大学 2015
[2]高速永磁发电机转子涡流损耗优化及对温度分布影响的研究[D]. 邱洪波.哈尔滨理工大学 2014
[3]高速永磁电机转子损耗及通风散热研究[D]. 邢军强.沈阳工业大学 2011
硕士论文
[1]超高速永磁电机的设计与温升问题研究[D]. 蒋鑫.沈阳工业大学 2018
[2]高速永磁电机热应力计算与机械特性的分析[D]. 杨毅.沈阳工业大学 2018
[3]涡轮直驱余热发电机组中锥形永磁同步电机的研究[D]. 戴其城.湖南大学 2018
[4]高速电机转子机械应力及动力学特性研究[D]. 辛小伟.哈尔滨工业大学 2017
[5]基于ORC低温余热发电逆变系统的研究[D]. 赵志多.山东大学 2017
[6]低温余热发电系统永磁同步发电机矢量控制方法研究[D]. 翟允茁.沈阳工业大学 2015
[7]低温余热发电系统功率变换控制方法研究[D]. 姚光伟.沈阳工业大学 2015
[8]船舶动力系统余热蒸汽发电单元匹配研究[D]. 何阳.哈尔滨工程大学 2015
[9]永磁同步电机的热路模型研究[D]. 汪文博.浙江大学 2014
[10]中小型异步电机铁耗分析计算方法研究[D]. 周捷.华中科技大学 2014
本文编号：3513942
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：113 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
以色列槽式集热器
温余热能源的利用列为一项重要课题，参与其中的三菱重工、余热发电设备迄今已广泛应用于水泥、炼油、化工等工业，为余热发电技术国外起步时间较早，研究较为深入，并广泛应用行业。早期余热发电设备大多采用低速电机，近年来高速永磁渐成为研究热点，其功率主要集中在兆瓦级以上。图 1-1 以色列槽式集热器
高速电机其转子转速高、功率密度高、体积小、响直接连接，如高速燃气发电机、高速储能飞轮、高速机床中，永磁同步电机依靠其功率密度高、功率因数高、控制应用与研究。的功率与转速间存在一定的限制关系。文献[36]对多种已商业产品进行了归纳与分析，得到了其功率转速分布图，如机，转子材料所受应力越大、损耗密度越大，受材料的极体积不易做大。该文献也从电磁负荷的角度对图 1-3 中虚电机额定频率与额定功率间关系，如式 1-1 所示，可近速超过 104r/min 或转速与功率开方的乘积超过 105的电机
【参考文献】：
期刊论文
[1]无线电能传输系统中非理想Litz线的建模和优化[J]. 孙溪溪,邓其军,李金蓉,柳帅. 河南科技大学学报(自然科学版). 2019(03)
[2]低温余热发电技术的特点和发展趋势探讨[J]. 路远. 城市建设理论研究(电子版). 2016(32)
[3]工业余热发电系统的应用及问题分析[J]. 常海青,张燕. 节能. 2015(09)
[4]高速透平发电机的特点及相关技术研究[J]. 孙立佳,任小坤,高元景,孙郁,张武. 低温与超导. 2015(08)
[5]1.12MW高速永磁电机多物理场综合设计[J]. 张凤阁,杜光辉,王天煜,王凤翔,Wenping CAO,王大朋. 电工技术学报. 2015(12)
[6]非共沸混合工质ORC-分流闪蒸系统热力性能分析[J]. 杨新乐,黄菲菲,戴文智,张博. 热能动力工程. 2015(03)
[7]高速永磁电机设计与分析技术综述[J]. 董剑宁,黄允凯,金龙,林鹤云. 中国电机工程学报. 2014(27)
[8]兆瓦级高速永磁电机通风系统设计与转子表面风摩耗研究[J]. 张凤阁,杜光辉,王天煜,黄娜,曹文平. 电机与控制学报. 2014(02)
[9]高速永磁电机转子不同保护措施的强度分析[J]. 张凤阁,杜光辉,王天煜,黄娜. 中国电机工程学报. 2013(S1)
[10]中温热源驱动有机朗肯循环工质研究[J]. 陈奇成,徐进良,苗政. 中国电机工程学报. 2013(32)
博士论文
[1]高速永磁电机综合设计方法的研究[D]. 董剑宁.东南大学 2015
[2]高速永磁发电机转子涡流损耗优化及对温度分布影响的研究[D]. 邱洪波.哈尔滨理工大学 2014
[3]高速永磁电机转子损耗及通风散热研究[D]. 邢军强.沈阳工业大学 2011
硕士论文
[1]超高速永磁电机的设计与温升问题研究[D]. 蒋鑫.沈阳工业大学 2018
[2]高速永磁电机热应力计算与机械特性的分析[D]. 杨毅.沈阳工业大学 2018
[3]涡轮直驱余热发电机组中锥形永磁同步电机的研究[D]. 戴其城.湖南大学 2018
[4]高速电机转子机械应力及动力学特性研究[D]. 辛小伟.哈尔滨工业大学 2017
[5]基于ORC低温余热发电逆变系统的研究[D]. 赵志多.山东大学 2017
[6]低温余热发电系统永磁同步发电机矢量控制方法研究[D]. 翟允茁.沈阳工业大学 2015
[7]低温余热发电系统功率变换控制方法研究[D]. 姚光伟.沈阳工业大学 2015
[8]船舶动力系统余热蒸汽发电单元匹配研究[D]. 何阳.哈尔滨工程大学 2015
[9]永磁同步电机的热路模型研究[D]. 汪文博.浙江大学 2014
[10]中小型异步电机铁耗分析计算方法研究[D]. 周捷.华中科技大学 2014
本文编号：3513942
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3513942.html
