交流电机分数极路比绕组的设计方法与电磁特性研究
发布时间：2021-11-03 09:29
分数极路比绕组是极数与支路数比值为分数形式的新型交流绕组,主要用于解决大型同步发电机实际设计中定子绕组极数与支路数的最优匹配问题,以实现电机性能与电站经济性的兼顾。在分数极路比绕组设计中,考虑各支路绕组分布不对称,其支路绕组存在多种组合方案,且支路间存在一定环流,进而带来许多非常规的绕组设计及相关电磁问题。因此,针对上述技术问题,本文围绕分数极路比绕组评价指数,绕组排列及连接方案优化设计方法,支路环流、绕组电磁力、电磁参数的计算及相关变化规律开展了一系列的研究。首先,提出了分数极路比绕组的改进支路不对称度评价指数,以精确评估实际支路环流中的谐波含量,并根据绕组排列基本原则,给出了分数极路比绕组排列数学模型,以及一种基于改进离散粒子群算法的迭代求解方法。同时,根据分数极路比绕组分布规律,提出了绕组分布指数及其计算方法,并根据绕组连接基本原则,给出了分数极路比绕组连接的有向图数学模型,以及相应有效路径搜索、配合算法。此外,通过对比分析多组绕组排列及连接方案的技术指标,验证分数极路比绕组设计方法的有效性,并通过调节绕组节距,得到了绕组排列及连接方案随节距变化规律,为此类绕组设计提供了新思路。...
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
Grges多边形磁动势分布图的转换关系示例
哈尔滨理工大学工学博士学位论文-6-2013年，日本东芝公司D.Hiramatsu等，根据定子绕组合成磁动势的分布，通过调整线圈组合方案以降低磁动势的谐波分量及减小铁心振动[36]。图1-5多相绕组对称分布类型示例Fig.1-5Theillustrationforthesymmetricaltypesofmulti-phasewindings2013年，北京交通大学BaomingGe教授等，给出了一种结合绕组槽号分配图的变极绕组通用设计方法，并给出相应绕组参数选择的约束条件[37]。2013年，西安交通大学WenDing等，以一台12槽8极磁阻电机为例，提出了一种改进极性组合的绕组排列方案，并从转矩、损耗等方面验证方案性能[38]，对应绕组排列方案如图1-6所示。2015年，AntoninoOscarDiTommaso等，提出了一种基于连接矩阵的对称及近似对称绕组优化设计方法，该方法通过定义槽数、极数、相数及绕组层数，并根据磁动势计算结果对绕组进行优化设计[39]。2016年，NassimBekka等，提出了一种考虑绕组匝数、节距、槽距角控制量的绕组优化设计方法，该方法以最小谐波含量与最大绕组分布系数为优化目标，并采用遗传算法对绕组设计方案进行优化[40]。2017年，HosseinAsgharpour-Alamdari等，提出了一种用于改善出口电压波形的新型三层绕组排列方案[41]。2018年，MohammadFarshadnia等，提出了一种基于启发式优化算法的永磁电机绕组排列
第1章绪论-7-方案设计方法[42]。可以看出，将优化算法应用到绕组设计中可明显提高设计精度与速度，是未来绕组设计的一个发展方向。a)原排列方案b)改进排列方案图1-6磁阻电机绕组排列方案示例Fig.1-6Theillustrationforthewindingarrangementofareluctancemachine2010年，MihailV.Cistelecan等，提出了用于改善绕组谐波磁动势的星型/角型混合绕组连接方法，该方法通过调整各相绕组连接方式及星型与角型轴线间的夹角，实现了电机性能的提升[43]。2011年，清华大学YiLei等，给出了一种应用于高压感应电机设计的星型/角型混合绕组连接方案，该方案通过调整线圈节距、匝数及连接方式实现了电机损耗的降低[44]。2013年，FernandoJ.T.E.Ferreira教授等，详细分析了六种典型绕组接线方式对电机性能的影响，并讨论了各连接方式在效率、功率因数方面的技术优势及相应能效标准[45]，对应连接方法如图1-7所示。2014年，FernandoJ.T.E.Ferreira教授等，讨论了五种不同绕组接头的连接方式对定子绕组磁动势分布的影响[46]。结果表明，多支路星型/多支路角型接法具有更高的绕组分布系数，且多支路角型接法的绕组损耗要低于多支路星型接法，但仍高于常规星型/角型接法。a)并联角型b)并联星型c)串联角型
【参考文献】：
期刊论文
[1]支路不对称发电机故障下定子电磁力仿真分析[J]. 万书亭,彭勃,何玉灵. 电机与控制学报. 2018(09)
[2]同步发电机定子绕组匝间短路时转子动态电磁力计算[J]. 肖士勇,戈宝军,陶大军,刘智慧. 电工技术学报. 2018(13)
[3]大型核电汽轮发电机定子内部短路故障时局部电磁力分布研究[J]. 赵洪森,戈宝军,陶大军,吕品,辛鹏. 电工技术学报. 2018(07)
[4]发电机气隙静偏心故障前后定子绕组电磁力的对比分析[J]. 何玉灵,孟庆发,仲昊,蒋宏春. 华北电力大学学报(自然科学版). 2017(05)
[5]汽轮发电机气隙偏心故障下的定子受力分析[J]. 何玉灵,张伯麟,仲昊,万书亭,唐贵基. 大电机技术. 2017(05)
[6]发电电动机定子绕组不等节距支路磁势谐波分析[J]. 卢伟甫,李永林,辛峰,姚志伟,樊玉林,王勇. 大电机技术. 2017(05)
[7]转子偏心对发电机非正规绕组环流损耗的影响[J]. 梁艳萍,贾国超. 电机与控制学报. 2017(09)
[8]抽水蓄能机组定子支路数应用与研究[J]. 李言龙. 科技与创新. 2017(07)
[9]多极少槽永磁电机绕组并联支路间环流分析[J]. 张炳义,李莹,李建军,冯桂宏,刘凯. 微电机. 2016(09)
[10]汽轮发电机三相突然短路故障转子动态电磁力计算[J]. 梁艳萍,于鸿浩,边旭. 电工技术学报. 2016(11)
博士论文
[1]分数极路比同步发电机内部故障建模及暂态电磁问题研究[D]. 肖士勇.哈尔滨理工大学 2019
[2]汽轮发电机定子换位线棒的损耗与温升问题研究[D]. 边旭.哈尔滨理工大学 2016
[3]抽水蓄能机组发电电动机电磁参数与端部电磁场问题研究[D]. 于鸿浩.哈尔滨理工大学 2016
硕士论文
[1]发电电动机定子绕组4支路与7支路设计方案对比分析研究[D]. 葛杨.山东大学 2017
[2]汽轮发电机定子支路不对称绕组环流损耗与电磁力分析[D]. 贾国超.哈尔滨理工大学 2016
[3]支路不对称定子绕组大型水轮发电机短路故障分析[D]. 赵金东.哈尔滨理工大学 2015
[4]大型汽轮发电机转子偏心磁场分析与电磁力计算[D]. 闫雪超.哈尔滨理工大学 2013
[5]高效高压感应电动机铁耗及电磁力分析计算[D]. 刘金鹏.哈尔滨理工大学 2011
[6]大型水轮发电机支路不对称定子绕组理论研究[D]. 李林合.哈尔滨理工大学 2006
本文编号：3473451
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
Grges多边形磁动势分布图的转换关系示例
哈尔滨理工大学工学博士学位论文-6-2013年，日本东芝公司D.Hiramatsu等，根据定子绕组合成磁动势的分布，通过调整线圈组合方案以降低磁动势的谐波分量及减小铁心振动[36]。图1-5多相绕组对称分布类型示例Fig.1-5Theillustrationforthesymmetricaltypesofmulti-phasewindings2013年，北京交通大学BaomingGe教授等，给出了一种结合绕组槽号分配图的变极绕组通用设计方法，并给出相应绕组参数选择的约束条件[37]。2013年，西安交通大学WenDing等，以一台12槽8极磁阻电机为例，提出了一种改进极性组合的绕组排列方案，并从转矩、损耗等方面验证方案性能[38]，对应绕组排列方案如图1-6所示。2015年，AntoninoOscarDiTommaso等，提出了一种基于连接矩阵的对称及近似对称绕组优化设计方法，该方法通过定义槽数、极数、相数及绕组层数，并根据磁动势计算结果对绕组进行优化设计[39]。2016年，NassimBekka等，提出了一种考虑绕组匝数、节距、槽距角控制量的绕组优化设计方法，该方法以最小谐波含量与最大绕组分布系数为优化目标，并采用遗传算法对绕组设计方案进行优化[40]。2017年，HosseinAsgharpour-Alamdari等，提出了一种用于改善出口电压波形的新型三层绕组排列方案[41]。2018年，MohammadFarshadnia等，提出了一种基于启发式优化算法的永磁电机绕组排列
第1章绪论-7-方案设计方法[42]。可以看出，将优化算法应用到绕组设计中可明显提高设计精度与速度，是未来绕组设计的一个发展方向。a)原排列方案b)改进排列方案图1-6磁阻电机绕组排列方案示例Fig.1-6Theillustrationforthewindingarrangementofareluctancemachine2010年，MihailV.Cistelecan等，提出了用于改善绕组谐波磁动势的星型/角型混合绕组连接方法，该方法通过调整各相绕组连接方式及星型与角型轴线间的夹角，实现了电机性能的提升[43]。2011年，清华大学YiLei等，给出了一种应用于高压感应电机设计的星型/角型混合绕组连接方案，该方案通过调整线圈节距、匝数及连接方式实现了电机损耗的降低[44]。2013年，FernandoJ.T.E.Ferreira教授等，详细分析了六种典型绕组接线方式对电机性能的影响，并讨论了各连接方式在效率、功率因数方面的技术优势及相应能效标准[45]，对应连接方法如图1-7所示。2014年，FernandoJ.T.E.Ferreira教授等，讨论了五种不同绕组接头的连接方式对定子绕组磁动势分布的影响[46]。结果表明，多支路星型/多支路角型接法具有更高的绕组分布系数，且多支路角型接法的绕组损耗要低于多支路星型接法，但仍高于常规星型/角型接法。a)并联角型b)并联星型c)串联角型
【参考文献】：
期刊论文
[1]支路不对称发电机故障下定子电磁力仿真分析[J]. 万书亭,彭勃,何玉灵. 电机与控制学报. 2018(09)
[2]同步发电机定子绕组匝间短路时转子动态电磁力计算[J]. 肖士勇,戈宝军,陶大军,刘智慧. 电工技术学报. 2018(13)
[3]大型核电汽轮发电机定子内部短路故障时局部电磁力分布研究[J]. 赵洪森,戈宝军,陶大军,吕品,辛鹏. 电工技术学报. 2018(07)
[4]发电机气隙静偏心故障前后定子绕组电磁力的对比分析[J]. 何玉灵,孟庆发,仲昊,蒋宏春. 华北电力大学学报(自然科学版). 2017(05)
[5]汽轮发电机气隙偏心故障下的定子受力分析[J]. 何玉灵,张伯麟,仲昊,万书亭,唐贵基. 大电机技术. 2017(05)
[6]发电电动机定子绕组不等节距支路磁势谐波分析[J]. 卢伟甫,李永林,辛峰,姚志伟,樊玉林,王勇. 大电机技术. 2017(05)
[7]转子偏心对发电机非正规绕组环流损耗的影响[J]. 梁艳萍,贾国超. 电机与控制学报. 2017(09)
[8]抽水蓄能机组定子支路数应用与研究[J]. 李言龙. 科技与创新. 2017(07)
[9]多极少槽永磁电机绕组并联支路间环流分析[J]. 张炳义,李莹,李建军,冯桂宏,刘凯. 微电机. 2016(09)
[10]汽轮发电机三相突然短路故障转子动态电磁力计算[J]. 梁艳萍,于鸿浩,边旭. 电工技术学报. 2016(11)
博士论文
[1]分数极路比同步发电机内部故障建模及暂态电磁问题研究[D]. 肖士勇.哈尔滨理工大学 2019
[2]汽轮发电机定子换位线棒的损耗与温升问题研究[D]. 边旭.哈尔滨理工大学 2016
[3]抽水蓄能机组发电电动机电磁参数与端部电磁场问题研究[D]. 于鸿浩.哈尔滨理工大学 2016
硕士论文
[1]发电电动机定子绕组4支路与7支路设计方案对比分析研究[D]. 葛杨.山东大学 2017
[2]汽轮发电机定子支路不对称绕组环流损耗与电磁力分析[D]. 贾国超.哈尔滨理工大学 2016
[3]支路不对称定子绕组大型水轮发电机短路故障分析[D]. 赵金东.哈尔滨理工大学 2015
[4]大型汽轮发电机转子偏心磁场分析与电磁力计算[D]. 闫雪超.哈尔滨理工大学 2013
[5]高效高压感应电动机铁耗及电磁力分析计算[D]. 刘金鹏.哈尔滨理工大学 2011
[6]大型水轮发电机支路不对称定子绕组理论研究[D]. 李林合.哈尔滨理工大学 2006
本文编号：3473451
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