磁齿轮传动永磁同步风力发电机分析

为克服传统永磁同步风力发电机中齿轮增速装置存在机械磨损和噪声等问题,分析研究了一种磁齿轮传动永磁同步风力发电机。利用Ansoft软件,建立了电机的二维有限元结构模型,计算其磁场分布,分析了电机的气隙磁密、感应电动势和电磁转矩等电磁特性。结果表明,磁齿轮传动永磁同步发电机具有较好的转矩传输比,可靠性较高,适合在风力发电系统中应用。     

不同转子结构的永磁半直驱同步风力发电机电磁场的计算与分析

以1.5MW永磁半直驱式同步风力发电机为研究对象,设计了定子252槽、转子32极、永磁体在转子嵌放位置不同的发电机方案,建立电磁场二维有限元计算模型。分别给出两台风力发电机空载和负载两种工况下的磁场波形,并给出两台电机各取一个单元电机内的负载径向气隙磁密谐波分解图,同时计算了负载时绕组磁动势的谐波含量。此外,对相同类型结构的小型永磁同步风力发电机的实测数据与理论计算结果进行比较,为设计大容量永磁半直驱风力发电机提供了一些有意义的参考。     

基于Halbach阵列的永磁风力发电机的设计与优化

为提高电机气隙磁密的正弦度以提升电机的性能,将Halbach阵列应用于直驱式外转子永磁同步风力发电机。设计了一台1.2MW直驱式永磁同步风力发电机,通过有限元法对比分析了不同Halbach充磁阵列和传统径向充磁阵列电机的气隙磁密及感应电势波形,仿真结果显示45度Halbach永磁阵列永磁电机的气隙磁密波形和感应电势波形的正弦度最高且谐波含量最低,发电效果最佳。针对45度Halbach阵列永磁同步风力发电机进行了温度场仿真,结果表明,电机不存在局部过热情况,设计的Halbach阵列永磁同步风力发电机能够稳定运行。     

2kW直驱式永磁同步风力发电机设计与仿真

针对现有永磁风力发电机结构存在的不足,分析设计了一种新型直驱式永磁同步风力发电机。应用磁路法对电机进行了电磁设计,初步确定了电机的主要尺寸参数;采用有限元数值方法分析了其空载和负载情况下的磁场分布规律,获得了永磁同步发电机的电磁特性,验证了电磁设计的正确性。     

分布式系统用盘式永磁同步发电机的设计与仿真

盘式永磁发电机的磁通为轴向,其磁路与传统电机相比具有很大不同。介绍了分布式系统用盘式永磁发电机的结构特点并推导了其基本的电磁关系;通过经验及计算分析确定了电机的各尺寸和永磁体材料,利用Ansoft Maxwell 3D软件对电机的静态和瞬态磁场进行了仿真计算并对其磁场分布、电磁力、磁链等进行了分析。结果与设计相符,同时为改善风力发电机系统参数提供了理论依据,方便了电机的优化设计,可以有效降低研发成本,提高设计精度。     

一种新型组合式横磁通永磁风力发电机

在研究现有横磁通永磁电机结构的基础上,提出一种新型横磁通永磁风力发电机设计,其高转矩密度、低速、无刷化的特点非常适宜在直驱式风力发电系统应用。发电机整体由多模块组合而成,每个模块采用组合式定子结构可以降低加工难度,聚磁式转子设计显著提高了每极磁通。该电机各相之间实现了电磁和结构的双重解耦,设计自由度大,在综合考虑转矩密度和漏磁比例的基础上确定了电机的主要尺寸。通过三维有限元法进行了样机的磁场分析和性能计算,研究表明横磁通永磁发电机的输出电压调整率比传统永磁同步发电机小,输出电压的稳定度高。样机实验与计算结果基本吻合,验证了设计方法的正确性。     

直驱式分数槽集中绕组永磁同步风力发电机永磁体涡流损耗解析计算

永磁同步电机永磁磁动势和电枢反应磁动势作用于磁路在气隙处除产生基波磁场外,还产生各种谐波磁场.气隙处各种谐波磁场相对于永磁体转速不同,相对转速不为零的谐波磁场会在永磁体内部感应出电场产生涡流损耗,引起永磁体发热甚至去磁.从产生涡流损耗原因入手,在二维直角坐标系下建立电磁场方程,得出了永磁体涡流损耗的解析解,并分析涡流损耗与电机参数的关系.对一种直驱式表贴永磁同步风力发电机进行了解析计算,并利用有限元进行了仿真分析,仿真结果表明此方法可行.     

直驱永磁风力发电机永磁体抗失磁能力分析

稀土永磁电机由于其效率高、转矩密度高、功率密度大、控制性能好等特点被广泛应用于风力发电领域,但是永磁体内的磁场波动与电机内的电流和温度相互影响,有发生不可逆失磁的风险,会影响发电机运行的稳定性。以1.5 MW直驱永磁风力发电机为研究对象,从永磁材料的退磁机理、故障电流对永磁体的影响、涡流损耗、永磁体温升的计算和试验等方面进行分析,为大功率直驱永磁风力发电机的设计提供了参考。     

MW级永磁同步风力发电机电磁场仿真

基于发电机等效电路和磁路计算方法,利用有限元分析软件Ansoft的RMxprt模块对兆瓦级大型永磁同步风力发电机进行了建模.在给出基本假设和边界条件的基础上,利用Maxwell 2D的磁场求解器对风力机瞬态电磁场进行仿真计算,得出了发电机在额定状态下的内部气隙磁密、主要部件的磁力线分布图和磁场密度分布云图.该方法可准确、有效地反映风力发电机运行过程中内部磁场的分布,对大型风力发电机的设计以及故障诊断具有参考价值.     

软磁复合材料在轴向磁场永磁风力发电机中的应用

讨论了SMC在直驱风能转换系统中的轴向磁场永磁(AFPM)同步风力发电机设计中的应用。首先介绍了轴向磁场永磁电机的结构特点;然后介绍了SMC材料的特性,讨论了SMC材料在永磁风力发电机设计中的应用;最后使用有限元法将基于SMC的AFPM风力发电机与采用硅钢片定子铁心的AFPM风力发电机进行了比较,证明了所提方案是可行的。     

MW级双馈风力发电机电磁场分析

基于有限元法对一台1.5MW双馈风力发电机进行了建模,基于电磁场相关理论,对风力发电机正常工作时电机的磁场进行了计算和分析,得到了发电机运行时不同时刻电机内磁场的分布,通过分析与研究,确定并分析了发电机定、转子磁密最大值出现的位置和原因,并对谐波磁场进行了定量表征,为MW级风力发电机的开发提供了理论参考。     

空-水冷永磁风力发电机流固耦合仿真

以一台1.65 MW,150 r/min的空-水冷永磁风力发电机为例,建立了电机空-水冷结构的物理模型,采用有限元法对该电机进行了温度场计算,并分析在计算中某些关键参数变化对温度场分析计算的影响规律。通过电机试验,验证所述计算方法的准确性;得出了一些有意义的结论,可为永磁同步风力发电机的设计提供参考。     

离网型永磁同步发电机电磁场和温度场数值计算与分析

以一台400W离网式永磁同步风力发电机为例,建立了发电机电磁场二维计算模型,采用场路耦合的方法,计算了样机在不同转速、不同负载情况下的电磁参数。在原样机结构基础上,提出了2种不同的转子结构方案。对空载漏磁系数、反电动势波形以及气隙磁密的谐波含量进行比较,分析了不同转子结构对电机电磁性能的影响。基于传热学理论,以电磁分析得到的损耗为分布式热源,建立了电机二维全域温度场计算模型。通过对不同风速、不同负载下温度场的计算与分析,得到了风速与负载对电机温度分布的关系。通过对电磁与热性能试验研究,所得到的试验值与计算值比较接近,得出了一些有益的结论,为离网式永磁同步发电机的设计及优化提供参考。     

基于参数在线辨识的永磁风力发电机无位置传感器控制技术

提出一种基于无位置传感器及电机参数在线辨识的永磁同步风力发电机控制策略。通过建立永磁同步发电机的扩展反电势数学模型,推导出基于锁相环技术的转子位置自检测控制模型。为消除发电机参数时变性对转子位置观测精度的影响,建立了基于递归最小二乘法的电机参数辨识模型,对永磁风力发电机的d、q轴电感进行实时在线辨识,并将实时辨识得到的电机参数应用于发电机转子位置观测和转子磁场定向矢量控制中。建立了一套2kW的永磁风力发电机实验机组,对所提控制策略的有效性和可行性进行了实验验证。     

基于感应励磁的混合励磁同步发电机性能

针对感应励磁发电机结构简单但励磁容量有限,永磁同步发电机磁场难以调节的问题,研究了一种将二者励磁功能相结合的混和励磁发电机。气隙中大部分磁场由转子上的永磁体提供,当需要调磁时,通过定子直流绕组与转子上感应绕组的感应作用,在感应绕组上获得调节磁动势,实现发电机磁场的调节。转子上两种励磁源为并联关系,调磁磁路磁阻小,无电刷-集电环系统,保证了发电机的结构简单、可靠性。在原理分析的基础上,使用二维有限元法对电机的磁场调节能力和负载特性进行分析,并进行了样机实验。有限元分析与实验结果都表明,与同结构参数的永磁同步发电机相比,混合励磁同步发电机具有灵活磁场调节能力;而相对于同一定子励磁磁动势的感应励磁发电机,该发电机输出容量大幅度提高,克服了感应励磁不适用于大容量发电的问题。     

离网型小功率直驱永磁同步风力发电机设计与有限元仿真

针对离网型小功率直驱永磁同步风力发电机的特点,研制了一台城市路灯用2 kVA小功率直驱永磁同步风力发电机;结合电磁场软件MagNet,利用二维有限元法计算出电机的空载气隙磁密、反电势、齿槽转矩,以及带额定负载运行时的电磁转矩、电磁功率、输出电压;最后,通过样机实验,对研制样机的设计值与实测值进行了比较,结果表明,所研制的2 kVA永磁同步风力发电机性能完全满足设计指标要求。     

不同工况下永磁同步风力发电机饱和同步电抗的计算与分析

以一台400W永磁同步风力系统所用发电机为例,给出了不同工况下电机内电磁场的求解方法,计算了永磁体嵌入转子表面结构的永磁同步发电机的饱和同步电抗值,在此基础上进一步分析了不同运行工况下永磁同步风力发电机同步电抗参数的变化规律,并进行了相应的实验验证,可为控制系统的设计及风力发电机运行性能的进一步研究提供参考。     

风速突变工况下永磁风力发电机静态偏心磁场分析

为了研究风速突然变化对永磁风力发电机主轴的电磁力作用,特别是在已发生一定的主轴偏心的情况下风速突变对主轴的影响,利用数学表达式和仿真对气隙磁场进行了计算和分析。根据发电机气隙偏心故障时气隙磁场变化的特点,计算气隙磁导和磁场密度,并利用ANSOFT MAXWELL软件建立永磁风力发电机的二维模型,分析电流变化引起的电磁力及其对主轴的作用。仿真结果表明:风速突变引起的电流变化影响永磁风力发电机气隙磁密。转子偏心使发电机转子产生沿偏心方向的磁拉力,风速突变时转子收到的不平衡磁拉力比正常风速运行更大。     

永磁同步发电机不同转子结构的对比分析

永磁同步电机具有结构简单、体积小、功率因数和效率较高等众多优点,在众多领域有着广阔的应用前景。在其三种转子结构中,内嵌式永磁同步发电机的优越性更为突出。现利用Ansoft有限元分析软件对内嵌式永磁同步发电机转子永磁体分别采用双"一"型和双"U"型结构进行了研究,对比分析了两种电机的磁力线分布、磁场云图分布、气隙磁密、绕组磁链、电枢绕组输出电压和电磁转矩。结果表明,双"U"型永磁同步发电机的转子饱和程度低,基波气隙磁密含量较高,无用谐波含量较低,永磁体的利用率相对较高,成本较低,电机性能较优。     

基于Halbach阵列的大型永磁风力发电机电磁场分析

采用Maxwell 2D有限元软件建立了传统阵列与Halbach阵列的1.5 MW外转子永磁风力发电机的2D模型。在转子轭为导磁和非导磁材料的情况下,分别对三种不同充磁方式、三种不同永磁体结构的发电机进行了气隙磁场的对比研究。通过快速博里叶分解(STFT)得出了基波与高次谐波幅值,提出了Halbach阵列大型永磁风力发电机新的设计思路,以达到减轻电机重量、结构紧凑、节省成本的目的。