永磁低速发电机特性研究

发布时间：2019-07-12 19:48

【摘要】：随着风力发电技术的飞速发展,永磁低速发电机应用范围越来越广。目前国内外对永磁低速同步发电机的关注点大多集中于结构改进和控制系统优化设计上,而对发电机运行性能的分析以及如何优化设计讨论的比较少。首先介绍永磁同步发电机四种转子结构的应用情况以及对低速永磁发电机性能的影响,并讨论采用哪种结构能够减小发电机的体积;简要介绍了发电机运行原理和电机工作在空载和负载时的电枢反应;分析了永磁发电机和永磁体的等效磁路,为之后永磁体磁场分析计算做铺垫。其次重点分析了不同形状的永磁体所产生的空间磁场磁感应强度变化情况。基于毕奥-萨伐尔定律,采用数值分析计算了矩形、圆柱形以及瓦片形三种不同形状的永磁体磁场强度的大小。为了便于对比分析,三种永磁体选用同材料、同体积和等高度,并利用Matlab/simulink软件仿真出永磁体磁场强度随离开表面距离长短的变化曲线,以及某一种形状呈现变化趋势时,永磁体磁场强度的变化情况如何。再次分析了影响永磁低速发电机特性参数并进行性能计算。永磁发电机的特性参数包括计算参数与结构参数两大类,分别分析两种参数对发电机性能的影响,并针对其中的一些参数进行了仿真,给出了参数数值变化时发电机性能影响变化曲线;永磁低速发电机的性能计算包括永磁体磁链、交直轴电感以及电机内阻R的计算,最后在Matlab/simulink环境下搭建永磁低速发电机模型并进行仿真分析。根据永磁发电机模型,输入为额定转矩,输出为三相电压与电流、转速以及电磁转矩等,在参数输入界面输入样机数据和第三、四两章计算参数值,仿真运行得出采用三种不同形状永磁体时,低速永磁发电机三相电压Uabc、三相电流Iabc、转速n、电磁转矩Te以及转子位置角theta的变化曲线,分析这三种永磁体对永磁低速发电机性能的影响。
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图片说明： 表邋１．１邋ＦＦ－１０ＫＷ／２００ｒ／ＤＣ２３０Ｖ邋电机参数逡逑（ｋＷ）逦［０逦额定转速（ｒｐｍ）逦１．ｍ）逦５３０逦额定电压（Ｖ）逦ＡＡ）逦１＾１９逦绝缘等级，逦４０Ｃｒ钢镀镍逦ｍ逦星逦ｍ逦发电机配置调制处理逦交）逦２３０逦起动力矩（＜Ｎ．Ｍ））逦８８逦磁性材料逦稀土针对永磁低速发电机的性能研究目前是从电机结构以及数值分绍了在永磁发电机中四种常用的转子结构，并分析了各种类型场、加工工艺以及机械强度等方面的特点；文献［３３］讨论了低设计特点，为了有效地减少阻力矩，采用分数槽绕组，为减少漏状的永磁体安装结构，并重点对结构参数与运行性能之间的内采用基于混沌理论的最优算法获取了风力发电机的最大输出效
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图片说明： 永磁发电机的基本结构是由定子、转子和端盖等构件组成，制作定子采用叠片结构，，逡逑能够在一定程度上减小铁耗。而制作转子铁芯一般有以下两种结构，一种是制成实心，逡逑另一种是采用叠片叠压制成［４（）］，永磁同步发电机横截面结构见图２．１所示。逡逑１－定子２－气隙３－永磁体４－转轴５－转子铁芯逡逑图２．］永磁发电机基本结构逡逑由永磁体代替励磁线圈，因此永磁电机与其他励磁电机结构上的不同主要显现在转逡逑子结构上，应用最为广泛的转子结构有以下四种：径向式、混合式、切向式以及轴向式。逡逑２．１．１径向式转子磁路结构逡逑采用径向式转子磁路结构时，由于永磁体距离气隙较近，采用沿转子径向方向磁化逡逑并与发电机内部气隙磁通轴线方向相同，因此径向式较切向式而言，永磁体的漏磁系数逡逑略小一些Ｍｌ。对于发电机内部某一对极磁路来说，虽有两个永磁体提供磁势，但磁通是逡逑由其中一个永磁体横截面来提供的，因此气隙磁场强度较低。当发电机转子磁路采用径逡逑向安装时，应用最为广泛的有瓦片形、环形、星形以及矩形等形状的永磁体。逡逑（１）环形永磁体逡逑环形永磁体与其他形状相比
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM31

【参考文献】

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本文编号：2513945