盘式永磁同步风力发电机的设计

本文介绍双转子单定子盘式永磁同步风力发电机的设计。用软磁复合(SMC)材料来形成定子铁心,同时采用结构简单的背靠背绕组,使电机的制造变得容易。用等效磁路法对5 kVA盘式永磁同步发电机进行了设计,并用有限元法对其进行了验证,计算和仿真结果表明此设计方案是可行的。     

大型双定子直驱永磁风力发电机电磁设计与仿真

为充分利用发电机的空间,提高直驱永磁风力发电机的功率密度和材料利用率,降低生产成本,解决运输困难等问题,设计了一种兆瓦级双定子永磁直驱风力发电机,将分数槽单节距绕组用于双定子直驱永磁发电机,使得双定子直驱永磁风力发电机实现了高功率密度、低定位转矩和低惯量的目的.用Visual Basic 6.0编制了双定子永磁发电机的电磁设计软件,用磁路的计算方法得到初步模型后,利用Maxwell有限元仿真软件进行建模、网格剖分、加载、求解和后处理等仿真分析,利用先进的电磁设计软件和全面的电磁有限元仿真分析,完成了对大型双定子永磁直驱发电机的精确分析与设计.     

2MW双定子直驱永磁同步风力发电机的设计

根据直驱风力发电机级数多、转速低、体积大的特点,设计了额定功率2 MW的双定子直驱式永磁同步风力发电机,并通过电磁场有限元分析软件对所设计发电机进行了空载和额定负载情况下的仿真研究,验证了设计方案的可行。并与同功率的单定子永磁发电机相比,双定子永磁同步风力发电机性能良好,同时可以减轻重量,并有效提高电机的空间利用率,对双定子复合式风力发电机的设计具有一定的参考价值。     

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。     

1．5MW半直驱永磁风力发电机定子铁心装配

风力发电机定子铁心与水轮发电机和汽轮发电机相比有很大不同,1．5MW半直驱永磁风力发电机是我公司首次自行设计和制造的风力发电机,针对风电机组特点而采用两种不同的铁心结构,并着重介绍在铁心装配中两种结构的制造难点和采取的相应工艺措施,解决风电定子铁心装配难题。     

永磁风力发电机转子偏心故障分析

推导了永磁风力发电机转子偏心故障频率产生基理,利用基于磁路的方法,建立了永磁风力发电机模型,将其所建模型导入到有限元分析模块中进行仿真。提取永磁风力发电机定子电流,运用小波包变换对其进行分析,仿真分析结果表明:永磁风力发电机转子偏心故障将会在基频两侧产生故障特征频率信号,且两个特征频率信号随偏心度的增加变化规律有较大区别,而整数次谐波幅值没有较为明显的变化。     

新型无铁心永磁直驱风力发电机

针对传统永磁直驱风力发电机结构重量大、齿槽转矩严重、定转子之间存在电磁吸力并存在铁心损耗等问题,采用Maxwell2D软件,优化了传统永磁直驱风力发电机的极数、磁钢宽度和厚度.在转子直径不变的情况下,对定、转子材料不同的三种永磁直驱风力发电机进行了建模和仿真,比较分析了这三种发电机的优缺点,提出了新型无铁心永磁直驱风力发电机.仿真和计算结果表明:加入Halbach列后的新型无铁心永磁直驱风力发电机是一种重量较轻、气隙磁密相对较高的电机.     

一种提高风力发电机定子绝缘处理过程浸渍漆填充效果的工艺方法

绝缘结构的完整性对于风力发电机长期可靠运行具有重要意义。基于对大型永磁直驱风力发电机绝缘结构特点的分析,提出了一种在定子嵌线过程对定子铁心槽口进行密封的工艺方法,以保证绝缘处理过程铁心槽内的浸渍漆(即浸渍树脂)的填充效果。应用该工艺方法制作的产品铁心槽内结构间隙浸渍漆填充饱满,绝缘电阻、介质损耗、击穿电压等各项电气数据均比原结构有明显提升。该工艺方法的推广应用可以有效保证大型永磁直驱风力发电机定子绝缘结构的完整性和可靠性。     

计及定子励磁电流变化的永磁双馈发电机零转矩控制策略

为了提高电网电压严重骤降故障下双馈发电机低压穿越性能,研究了新型永磁双馈发电机的低电压穿越控制策略。对新型永磁双馈风力发电机结构及电磁关系进行了分析,建立了永磁双馈发电机系统的动态数学模型,针对永磁双馈发电机在电网电压严重跌落时,提出了计及定子励磁电流变化的永磁双馈发电机零转矩控制策略,分别采用传统Crowbar控制和计及定子励磁电流变化的零转矩控制策略进行了对比仿真。仿真结果表明,计及定子励磁电流变化的零转矩控制策略能够改善永磁双馈发电机低压穿越运行能力。     

外转子双馈双凸极永磁风力发电机的设计与研究

提出了一种新型的外转子双馈双凸极永磁风力发电机.该电机采用混合励磁结构形式,在电机的定子上同时存在直流励磁绕组和永磁体作为电机的励磁;电机的电枢绕组也安放在定子上,实现了定子的双馈形式;外转子全部由铁心组成,结构简单.该电机的创新在于每一块永磁体都有一对磁路与之相并联的附加气隙,这样可以更加有效地实现对气隙磁场的调节.由于气隙磁场可以随意调节,所以该电机可以在不同的转速和负载电流的情况下实现恒定的输出电压.     

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。     

直驱永磁风力发电机定子槽楔受力分析

应用电磁场有限元软件建立了直驱永磁风力发电机有限元仿真分析模型。通过对直驱永磁风力发电机定子绕组线圈导体在额定工况和三相突然短路情况下所受电磁力分析,对定子非磁性槽楔受力进行了计算。根据计算分析结果减少了非磁性槽楔用量,提出了电机设计建议,具有较高的工程实用价值和参考意义。在保证电机质量可靠性的前提下,提出了减少定子槽楔数量的节材建议,可以降低直驱永磁风力发电机的材料成本,为企业创造较大的经济效益,进一步提高风力发电机产品的市场竞争力。     

新型混合励磁发电系统用无刷励磁机电磁性能分析

本文提出了新型混合励磁发电系统,它由混合励磁发电机、无刷励磁机和旋转整流器构成,其中混合励磁发电机转子由结构上独立的两部分——永磁体和电励磁组成,定子铁心沿轴向分为三段:永磁部分定子铁心、电励磁部分定子铁心以及中间部分定子铁心,其中中间部分定子铁心采用非导磁材料。新型混合励磁系统具有永磁电机高效、高功率密度的优点。本文仅针对新型混合励磁发电系统中的无刷励磁机进行分析,无刷励磁机结构与绕线式异步电机结构相似,定、转子均采用三相绕组,无刷励磁机的转子与混合励磁发电机转子同轴,转子绕组经固定在同发电机转轴上的二极管整流将交流变为直流,供给混合励磁发电机励磁。同时本文采用电磁场有限元法对无刷励磁运行机理和电磁性能进行分析,其中包括供电电源类型、定子电流特性和转矩特性等。本研究成果对掌握无刷励磁机运行特性具有重要作用。     

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。     

直驱永磁风力发电机空载短路去磁分析

利用Maxwell电磁场有限元计算软件,建立了基于Ansoft的直驱永磁风力发电机二维瞬态有限元模型,利用Ansoft强大的电磁场分析和后处理功能,仿真得到了直驱永磁风力发电机在正常和空载短路下的电磁场分布和相关性能曲线,分析了空载短路下短路电流对永磁体的去磁磁场,为直驱永磁风力发电机优化设计提供判断依据.     

盘式无铁心永磁同步发电机3D电磁场分析

针对盘式无铁心永磁同步风力发电机结构的特殊性及其电磁场分布的复杂性,采用电磁场有限元分析软件MagNet对一台样机进行了3D建模;设置了求解所需的边界条件;利用静态求解器得到了磁场分布规律;通过动态求解器计算了不同转速下的空载电压,并绘制了样机的空载特性曲线;最后通过空载试验验证了仿真模型的合理性及计算方法的正确性。     

考虑磁场饱和的双定子永磁同步发电机的磁路模型

双定子永磁同步发电机(DS-PMSG)包括内外两个定子和中间的转子,一般的电磁场计算软件计算比较困难。建立DS-PMSG的磁路计算模型,利用铁磁材料的磁化特性曲线考虑磁场饱和,并同时考虑内、外两套绕组电枢反应对永磁磁场的影响,可对电机的性能参数进行计算,便于设计变量的及时快速调整。通过对1台3.3 kW样机的磁路计算和有限元计算的比较,证明了该模型的有效性和实用性。     

异向旋转双机械口永磁电机磁路建模与场分析

为研究单电口输入、双机械口输出异向旋转永磁同步电机的设计方法,对定子铁心中异向旋转磁场的耦合问题进行分析.介绍该电机的特殊结构和运行原理,针对双场耦合的特点,通过引入可变径向磁阻,建立等效磁网络图并化简得到等效磁路模型,并推导了磁阻计算方法,最后利用有限元分析方法验证等效磁路模型的正确性.等效磁路模型将双耦合磁场引起的并联磁路和串联磁路共同问题简化为单一的并联磁路问题.研究结果表明:转子异向旋转对气隙磁场影响小于5%,可以降低定子轭部的平均磁密.因此,设计该类电机时可在满足机械强度的情况下,尽可能地减小定子铁心的厚度.     

新型高效永磁同步发电机技术研究

结合国内高效新型永磁同步发电机的开发和研究,介绍了无铁心永磁同步发电机、混合励磁永磁同步发电机、双单元永磁同步发电机和双定子永磁同步发电机的结构、设计理念及技术发展,以促使永磁发电机的设计理念及创新技术不断变革及发展.     

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。