高压直驱永磁风力发电机电磁设计

以高压直驱永磁风力发电机为研究对象,参照Windformer的设计,在传统永磁同步风力发电机的基础上,采用XLPE高压电缆作为定子绕组,进行1.5 MW/10.5 k V内转子新型高压直驱永磁风力发电机电磁设计,在Ansoft Maxwell环境下建立二维模型,对其空载情况下静态电磁场进行仿真,得到发电机内部各部件空载时电磁场分布情况。分析仿真结果,并与传统直驱永磁风力发电机空载电磁场分布进行对比,可证明该高压直驱永磁风力发电机电磁设计方案能够达到设计的主要要求。     

基于变流器控制策略的直驱永磁风力发电机优化设计

直驱永磁风力发电机通过一个背靠背全功率变流器与电网相连,因此传统基于电网电压的直接并网同步发电机设计与分析模型不再适用于直驱永磁风力发电机。本文提出了一种新的直驱永磁风力发电机的设计分析模型,该模型综合考虑了变流器电流矢量控制策略对发电机特性和性能的影响,能更准确地反映直驱永磁风力发电机的实际运行状况。基于该模型,运用遗传算法对1.5MW、3MW、5MW、7MW和10MW五种功率等级的永磁直驱风力发电机进行了以材料成本最低为目标的优化设计,设计结果表明电机的重量和成本都得到了下降。最后运用有限元方法,对10MW永磁直驱风力发电机进行了空载、负载的性能仿真分析,仿真结果验证了本文提出的设计模型和优化设计方法的正确性。     

双定子无槽永磁风力发电机的设计与仿真

提出一种新型永磁风力发电机——双定子无槽无铁心永磁风力发电机,从根本上解决了风力发电机的齿槽转矩问题,无铁心转子使电动机效率大大提高,双定子结构能充分利用永磁体产生的磁场,提高功率密度。根据这种永磁发电机的磁路特点和结构要求,建立磁路计算模型和完整的电磁场仿真模型,对模型进行了电磁场有限元的空载和负载仿真,得到了优化的电磁方案。     

直驱永磁风力发电机无传感器控制技术的研究

主要对永磁同步发电机无传感器控制技术展开理论研究,围绕直驱永磁风力发电机数学模型展开分析。研究了永磁同步发电机结构凸极性,为无传感器控制在初始位置检测方面奠定理论基础。经过针对现有转子初始位置检测方法存在的问题,并结合直驱永磁风力发电机负载特性,提出了一种低成本、易实施的三相两相混合导通法来进行转子初始位置检测。阐述了该方法的实现原理和工作特性,并利用25 k W直驱永磁风力发电机对拖实验平台验证该方案,能快速有效地检测出转子初始位置,且估计误差在±15°电角度以内,并具有成本低、易实施特点,可以满足直驱永磁风力发电机起动要求。     

交替极永磁风力发电机的设计与分析

为改善传统异步风力发电系统的性能并降低传统直驱风力发电机的生产制造成本,提出一种交替极永磁风力发电机。该电机转子采用永磁极和铁心极交替排布的结构,定子采用分数槽集中绕组。通过解析计算和有限元仿真分析可知,该电机的磁通分布合理,反电势波形畸变率较低。相比于传统永磁发电机,所提出的设计方案磁钢用量更少,漏磁更低,功率输出更强,因而更适合风力发电应用。     

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。     

13.2 MW海上超导直驱风力发电机设计

超导电机技术为减小大型直驱风力发电机体积、质量和成本提供了一种有效途径。提出了一种海上超导直驱风力发电机系统,其定子采用低温超导线圈产生励磁磁场,转子为常规的铜制电枢绕组。首先介绍了该电机的主要参数以及拓扑结构的选择,并分析了超导电机电磁设计过程中所需考虑的关键问题;之后介绍了超导电机的定转子设计方案,包括电磁设计、机械结构、转子风冷系统、超导定子的低温系统以及制冷系统等;最后估算了所设计超导电机的质量以及成本,并与相同功率等级的永磁直驱风力发电机进行了对比,结果表明所设计的超导电机的质量比永磁直驱风力发电机质量减轻约46%,而其初始材料成本仅为永磁直驱电机的71%。     

直驱式风力发电机定子线圈结构型式的探索改进

介绍直驱式风力发电机的发展状况,并简述其工作原理。在发电机定、转子直径尺寸不变的状况下,围绕着降低成本、提高效率以及提高系统可靠性这几个要点,探索定子铁心槽形和直驱式风力发电机定子绕组的结构型式。     

永磁直驱风力发电机无传感器矢量控制研究

在背靠背直驱永磁风力发电系统中,无传感器控制技术一直是研究的热点.在双Y移30°六相永磁同步发电机数学模型的基础上,设计了一个基于饱和函数的新型滑模变结构观测器,用于估算电机的转子位置和速度.利用估算的结果,实现了永磁直驱同步风力发电机组的无传感器矢量控制.仿真和实验结果表明该设计的滑模变结构控制器对负载扰动具有很强的...     

新型直驱永磁风力发电机电磁场数值分析

以新型直驱永磁风力发电机为研究对象,在完成采用XLPE高压电缆作为定子绕组的1.5 MW/10.5kV内转子新型直驱永磁风力发电机电磁设计的基础上,在Ansoft Maxwell环境下建立发电机二维模型,对发电机各个工况下的电磁场进行有限元仿真与分析,包括静态空载、额定负载、不对称短路故障情况,对发电机永磁体在出线端突然三相短路时受冲击电流影响是否会发生局部失磁进行分析,验证新型永磁风力发电机电磁设计的可行性。结果表明,新型风力发电机与传统永磁风力发电机电磁场分布规律一致,且其额定电压高,绕组电流密度较小,额定负载与单相短路情况下永磁体磁场受电枢磁场影响较小,铜耗和铁耗也较小,同时在极端短路情况下永磁体局部不会出现永久性退磁,设计方案可行。