MW级直驱永磁风力发电机的研究与设计

发布时间：2020-06-19 20:23

【摘要】：近年来,由于全球能源紧缺,清洁能源得到了很大发展。风力发电作为清洁能源利用的一种主要形式,其技术已日趋成熟,风机的单机容量不断增加。在各种发电机中,直驱永磁同步发电机由于结构简单、效率高、不需要变速箱等优点,在大型风力发电系统中被优先采用。本文将设计一台额定功率为1.2MW的直驱永磁风力发电机。根据国内外研究现状及国内生产厂商实际生产能力,本文电机选择的是径向磁通内转子的拓扑结构。论文主要工作如下:首先,根据传统的大功率永磁电机计算方法,对本文的兆瓦级直驱永磁风力发电机进行电磁计算,确定了电机的基本参数,在Maxwell/RMxprt软件中设计了电机的基本模型。第二,电机模型设计完成后,将其导入Maxwell软件中进行电磁分析。在静态磁场下,观察电机的剖分图、磁力线分布云图以及气隙磁密。在瞬态场中,搭建了电机的空载和额定负载外电路,分别分析了电机在这两种情况下的输出电压、电机转矩、齿槽转矩、功率因数、电机效率,并对空载反电势进行傅里叶分析。经过综合分析,电机设计比较合理,但是空载反电势谐波含量较高,正弦性略差。第三,对本文所设计的直驱永磁同步发电机进行退磁风险校核,运用外电路控制的方法作单相短路、两相短路以及三相对称短路的电机故障仿真,得到最大去磁磁动势作用下的永磁体磁钢径向磁密分布曲线图,然后通过场处理器计算平均磁密和最低磁密值。将各故障类型下电机的最低磁密值与退磁曲线拐点进行比较来判断电机是否发生不可逆退磁。最后,为了改善电机性能,提高电机去磁工作点的安全裕度,本文在永磁体极弧系数和永磁体厚度上对电机进行优化,使得电机在空载反电势波形畸变率和抗去磁能力上有所改善。
【学位授予单位】：曲阜师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM315
【图文】：

第 1 章 绪论第 1 章 绪论题的研究背景今世界正在面临能源短缺的威胁，而风能因为取之不尽、用之不竭以及清洁来越多的青睐，众多国家都在加大对风电的研究，以减少对化石燃料的依赖济和社会的可持续发展。十九世纪丹麦第一次借用风力进行发电，世界上第机因此诞生[1]。前，全球的风电装机容量以 20%-30%的速度增长，至 2016 年底已经达到了是 2007 年装机总量的 5 倍。在整个风电市场中，欧洲的装机总容量占全球 54.6%，位居世界第一，北美洲的装机总容量位居第二，占全球总装机容量的机总容量位于第三的是亚洲，占 20.2%[2]。 1.1 显示的是 2007 年到 2016 年全球风电装机总量的变化图。

的风能变化将通过风力机传递给主轴、齿轮箱和机械应力；③并网时可能产生较大的电流冲击。型异步发电机组[7]。电机相对称，转子电流由滑环接入，与绕线型异步电电机的转子，使其转速发生变化。为了让发电机可以通过控制变频器来实现。在发电机转子转速网；当发电机转子速度低于同步速时，控制变频，则变频器可以提供直流励磁[9]。析，双馈电机的转速是非常高的，可以达到 10常低，一般只有 10r/min 到 40r/min[10]。为了使其1]。而齿轮箱故障率高、噪声大，无疑加大了维修也有很多优点。在双馈风力发电系统中比较容易也只占总功率的一部分，造价比较低[12]。电机

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本文编号：2721299