离网型永磁同步风力发电机的电磁设计

对照离网型小功率永磁同步风力发电机的特点,结合场路耦合的方法,设计了一台小功率永磁同步风力发电机。利用Ansys Maxwell软件建立了二维电磁场仿真模型,对发电机的空载特性和齿槽转矩进行仿真分析。仿真结果表明该发电机设计合理,各项指标均符合要求。     

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。     

基于改进粒子群算法的永磁同步风力发电机优化设计

根据离网型小功率永磁同步风力发电机的运行特性,结合场路耦合的方法,设计一台小功率永磁同步风力发电机。为了有效减小发电机起动阻力矩,以发电机齿槽转矩为目标,运用回归型支持向量机实现电机电磁模型的非线性回归建模;基于该非参数模型,利用带压缩因子粒子群算法进行寻优,获取电机的最优结构参数,仿真结果表明了优化设计的正确性。     

1.5MW永磁风力发电机电磁场与温度场计算与分析

针对大型永磁风力发电机设计及运行安全性问题,以1.5MW永磁半直驱式同步风力发电机为研究对象,设计三种极槽比不同的发电机方案,建立风力发电机电磁场二维有限元计算模型,并确定出每种方案的绕组设计参数.研究永磁半直驱式同步风力发电机负载工况下的电磁场分布;计算气隙内谐波含量的大小;同时,根据传热学理论,建立温度场二维有限元计算模型,给出了转子旋转时气隙内空气的有效导热系数及三种结构方案发电机温度分布计算结果.最后,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以验证计算方法的正确性.通过以上的研究工作可以使相应的研究更加深入,通过提高电机内温度场的计算精确度可以有效地降低大型风力发电机故障率,为大容量永磁半直驱风力发电机的设计提供一些有意义的参考.     

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。     

双层分数槽绕组永磁同步风力发电机的设计与仿真

针对模拟永磁风力并网发电系统中发电机的应用,提出了一种双层分数槽绕组永磁同步风力发电机。介绍了永磁同步风力发电机的结构特点,并计算电机的结构尺寸。通过利用有限元软件对电机的静态和瞬态磁场进行了建模仿真计算,还通过解析法对气隙磁场进行了计算,同时还分析了风力发电机的磁场云图、自转转矩。另外还对发电机在自转后的电压、电流、磁链径向磁密及其FFT,涡流损耗,齿槽转矩进行了分析。结果与设计相符,为模拟永磁风力并网发电机的研究和该类发电机的优化提供了新的思路和参考。     

斜槽在450W离网型风力发电机中的应用研究

斜槽是一种削弱永磁同步发电机齿槽转矩和电压谐波的有效方法.在理论分析的基础上,对定子分别为直槽、斜槽结构的两台450W永磁同步风力发电机进行了MagNet有限元仿真和试验分析.重点研究了斜槽对永磁同步风力发电机齿槽转矩、电压波形以及效率的影响.仿真和试验结果验证了斜槽可以有效降低永磁同步风力发电机齿槽转矩和电压谐波.     

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。     

高速永磁同步风力发电机的电磁设计与计算

以1.5 MW高速永磁同步风力发电机为研究对象,设计了两台不同转子结构的发电机方案,介绍了高速永磁同步风力发电机电磁参数的设计原则。建立两台发电机电磁场二维有限元计算模型,给出它们空载和负载工况时的电磁场分布,并分别计算了定子直槽与斜槽时一个齿距内的齿槽转矩,计算了发电机空载电压波形正弦性畸变率,给出两台发电机负载与稳态短路参数的对比。同时,对内置式转子结构发电机转子冲片开轴向通风孔对电磁场分布及输出电压的影响进行了计算分析,为大功率高速永磁风力发电机的优化设计提供了一些有意义的参考。     

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。     

VB调用ANSYS与MATLAB软件在电磁力计算中的应用

介绍一种基于VB调用ANSYS和MATLAB软件进行电磁力计算的方法。借助VB的参数化输入界面,调用ANSYS参数化设计语言(APDL)编写的模型计算程序和MATLAB编写的绘图程序,将计算结果返回至VB界面,实现电磁力计算、分析的一体化运行。以分析短路脱扣器为例,证明了该方法在短路脱扣器设计中的实用性、优越性。     

低噪声屏蔽电机的电磁设计

以37 kW两极屏蔽电机为例,给出了低噪声屏蔽电机的电磁设计参数,并对该电机的起动性能进行了仿真计算.将计算结果与路算法进行对比验证后,发现两者基本吻合.然后当对电机采用场-路耦合有限元法进行电磁力计算和对定子铁心进行模态分析时,确认定子铁心固有频率和电机运行频率及主要电磁力波频率三者没有重合点,即不存在共振的激励点,...     

应用矩量法的变电站内工频电磁场计算及实测

首先介绍矩量法的计算原理,推导相应的计算公式,然后利用该方法对佛山市110 kV桂城变电站110 kV配电区的电磁环境做了相应的计算,并与现场实测结果进行对比,结果表明,该方法能够准确计算变电站内电磁场。接着给出了佛山地区其他110~500 kV变电站现场测量数据,有的变电站内部分区域的工频电场强度和磁感应强度超过其限值。为此,分析变电站内架空线路高度、间距、线径和大地电阻率对电磁场分布的影响,以供相关人士参考。     

基于三维有限元的静态连接梅花触头短路暂态电动力分析

针对梅花触头电动稳定性设计与接触失效机理分析,采用三维有限元方法建立了梅花触头电动力计算模型,基于该模型分析计算了短路负荷条件下的梅花触头与导体的电动力暂态变化过程.通过与其它计算方法对比分析,结果表明该计算模型可以克服经验公式法无法准确考虑触指结构的缺点,能够较为准确计算不同触指结构的梅花触头短路电动力分布.基于该模型分析了梅花触头短路电动力的影响因素,分析结果表明短路电动力增大引起的梅花触指接触压力减小是造成梅花触头失效的一个重要原因,增大接触压力对提高梅花触头电动稳定性的作用有限,增加触指片数和减小触指半径是提高梅花触头电动稳定性的有效途径.     

阻尼绕组对谐波励磁同步发电机空载谐波电压的影响

利用ANSYS有限元软件自带的APDL编程语言进行二次开发,用二次开发软件对谐波励磁同步发电机空载谐波磁场进行大量有限元计算,应用齿磁通法对电磁场的计算结果进行后处理,得出了谐波绕组空载特性曲线,计算结果与实验结果的比较说明了该方法的正确性。基于该方法,详细分析了阻尼绕组对谐波励磁同步发电机谐波空载特性的影响。     

磁极极尖部饱和度对谐波励磁同步发电机谐波空载特性的影响

对谐波励磁同步发电机空载磁场进行大量有限元计算,应用齿磁通法对电磁场的计算结果进行后处理,得出了谐波绕组空载特性曲线.比较计算结果与实验结果,说明了该方法的正确性.基于该方法,分析了转子磁极极尖部的饱和度对谐波励磁同步发电机谐波空载特性的影响,并得出了一些有用的结论.     

内置式永磁电机磁极优化及磁热耦合仿真

针对分数槽集中绕组永磁同步电机的损耗高、效率低等问题,提出通过对内置式永磁电机转子磁路结构进行优化的方式来提高电机效率,并利用有限元方法进行计算、建模仿真和验证。利用有限元分析方法,分别针对一字型、弓型、阶梯型、线性型等转子磁路结构电机进行空载、负载的电磁计算与分析,计算结果表明,在电机功率、尺寸、转速相同,永磁体用量和位置相同的情况下,磁极优化后电机的反电动势波形更好、损耗更低、效率更高。为了进一步验证电磁场分析结果的正确性,将电磁计算结果以热载荷的形式加载到电机有限元温度场仿真的模型中,通过有限元电磁场与温度场耦合仿真,进一步证明磁极优化后电机的效率显著提高,温升明显下降,电机磁极优化可以大大提高电机的效率。     

基于磁路分析的轴向混合磁轴承径向承载力解析计算

研究轴向混合磁轴承实现五自由度悬浮时,需要计算径向承载力与磁轴承结构参数以及永磁体参数之间的关系。为了解决轴向混合磁轴承缺乏径向承载力解析数学模型的问题,该文在分析轴向混合磁轴承磁路以及各部分磁导的基础上,结合稀土永磁体的工作特性,用虚位移法得出了轴向混合磁轴承的径向承载力解析数学模型。模型表明,在小径向位移时,该型的混合磁轴承径向承载力随着径向位移增加而增加,近似线性关系,径向承载力和刚度随轴向气隙增大而减小;磁轴承径向承载力随永磁体的有效长度增加呈现先增大后趋近饱和。利用有限元方法对径向承载力进行仿真计算,仿真结果与模型计算结果基本吻合。     

变电站接地网暂态建模方法

为提高接地网暂态模型计算效率及建模灵活性,保证其计算精度,基于场路结合思想推导了接地网暂态建模及数值计算方法。该方法有效计及了接地导体间电磁互耦作用,可准确计算接地网不同频率电流及冲击电流作用时的暂态响应。采用该方法对接地网不同频率电流作用下的接地阻抗进行了仿真计算,并对接地网雷电流作用下暂态电位分布进行了计算,绘制了三维电位分布图。经与电磁场模型计算结果及接地网现场暂态电位分布试验结果对比,验证了模型的正确性。     

金属球电磁散射特性FDTD混合并行算法研究

研究金属球电磁散射特性与MPI OpenMP混合并行FDTD算法,可为金属目标和其他复杂介质目标的电磁散射特性及大数据计算提供一定的理论依据和方法借鉴。采用FDTD方法分析了自由空间中金属球的电磁特性,利用Fortran软件实现了金属球数据建模,得到了远场区电场分量和雷达散射截面的波形曲线,实现了MPI OpenMP混合并行FDTD计算。实验表明,计算结果与现有实验数据非常吻合,且该并行方法是正确的,具有良好的加速比和效率。