基于2D暂态有限元分析的大功率超导风力发电机优化设计

为了保持较高的磁密和减小重量,海上大功率风力发电机激磁绕组由YBCO高温超导线圈构成,电枢绕组由Mg B2超导线构成,保持定子铁芯,取消转子铁芯和定子齿,超导激磁线圈和超导电枢绕组均采用非导磁材料构成,构建了10 MW超导风力发电机的模型。利用二维暂态有限元对模型进行暂态磁场的计算,得到了整个模型的磁密分布、电枢绕组的输出电流和输出电压,从而得到了整个模型的结构和电机的长度。同时对输出电压和电流进行傅里叶分析,得到电压和电流的频谱图,最后给出了10 MW超导风力发电机的整体结构。仿真结果表明:超导风力发电机的重量和成本有了较大的降低,输出电压和电流波形质量较好,谐波含有率较低。     

基于矢量控制的永磁同步发电机电磁转矩控制方法优化

当永磁同步发电机应用在发电系统中,会遇到诸多问题.首先其转子磁场存在不可控制性,其次当发电机端电压过大超过传统变流器直流母线电压时会引起变流失败,再次永磁发电机输出电流流向难以直接控制等问题.为解决上述问题,提出了在永磁同步发电机三相出线端串接感性电抗器,通过控制电抗器上的电压幅值和相位间接控制三相出线端电流的控制策略,从而可以有效的解决上述问题.根据余热发电系统的要求,结合永磁同步电机的矢量控制技术,搭建了永磁同步发电机电磁转矩控制的仿真平台.仿真结果验证了设计方案能够合理与有效的控制永磁同步发电机电磁转矩.     

基于Matlab/Simulink的小型风力发电机电能质量指标仿真计算与分析

以小型风力发电机组为研究对象,依据IEC标准和国家标准,采用Matlab/Sumilink仿真与电能数据采集实验相结合的方法评价电能质量指标,提出影响电能质量评价指标的因素及优化对策,为提升小型永磁风力发电机组电能质量给予指导依据。研究表明:永磁发电机齿槽数和极对数等结构参数发生改变时,转子转动惯量增大导致频率偏差比增幅达1.37倍,并对发电机内部三相对称性有一定不利,转子磁通量增大使气隙磁场谐波畸变恶化但电压偏差减小;另外,风电机组防止超负荷提高转速可降低电压波动,同时限制高转速运行可避免三相不平衡度超标;此外,长时间温升超标运行导致的发电机绝缘老化和退磁,易使电压偏差和频率偏差比增幅分别达2.03倍和1.36倍。     

微型水力发电机励磁电容的配接(续)

改成星形接法后的电流输入则不同了,电流只能经D_1输入到D_4,经D_2输入到D_5,经D_3输入到D_6;中心接合点,即零点产生各绕组反馈。由于这种发电机没有附加绕组作励磁线圈,电流只有通过三相定子绕组产生磁场,转子是受水轮机作用高速旋转的,它切割磁场     

电动机三相电流不平衡的原因

造成电动机三相电流不平衡的原因主要有以下四个方面：１　三相电压不平衡　　由于三相电压不平衡,电动机内就有逆序电流和逆序磁场存在,产生较大的逆序转矩,造成电动机三相电流分配不平衡,使某相绕组电流增大。当三相电压不平衡度达５％时,可使电动机的相电流超过正常值的２０％以上。三相电压不平衡主要表现在：　　（１）变压器三相绕组中某相发生异常,输送不对称电源电压。　　（２）输电线路长,导线截面大小不均,阻抗压降不同,造成各相电压不平衡。　　（３）动力、照明混合共用,其中单相负载多,如：家用电器、电炉、熄机等…     

无铁芯AFSPMSG磁场解析与优化设计

针对传统轴向磁通永磁同步发电机(AFPMSG)表贴式磁极采用均匀气隙产生非正弦气隙磁场引起发电机输出电压波动,使发电机输出电能质量变差问题,提出一种定子无铁芯轴向磁通阶梯形永磁同步发电机(AFSPMSG)结构,以提高发电机输出电能质量。建立阶梯型永磁体结构二维解析模型,采用分层模型法将磁场进行叠加,计算电机的气隙磁场、感应电动势、电磁转矩和效率,通过有限元验证解析法的有效性。根据气隙磁场中基波含量及反电动势波形畸变率选取最优的转子结构,优化后发电机反电动势THD为0.53%,比传统均匀气隙减少90%,能使发电机反电动势趋于标准正弦形,提高发电机输出电能质量。     

风能利用技术讲座(四)风力发电

风力发电就是通过风力机带动发电机发电，发出的交流电供给负载。当负载需用直流电时，可用直流发电机发电或者用整流设备将交流电转换成直流电。发电机是风力发电机组的重要组成部分之一，分为同步发电机和异步发电机两种。以前小型风力发电机用的直流发电机，由于其结构复杂，维修量大，逐步被交流发电机所代替。机组发出的电有两种供给方式：独立供电与并网供电。１发电机（１）同步发电机同步发电机（见图１）主要由定子和转子组成。定子由开槽的定子铁心和放置在定子铁心槽内按一定规律联接成的定子绕组（也叫定子线圈）构成；转子上装…     

一种开关磁阻风力发电机功率变换器拓扑设计

针对开关磁阻风力发电机在低速时输出功率较低的问题,根据开关磁阻发电机的运行原理,对传统的功率变换器加以改进,提出一种新型功率变换器拓扑。新型拓扑有2种工作模式:全绕组励磁和部分绕组励磁,针对不同的转速选择不同的工作模式,从而达到提高输出功率的目的。为验证其可行性,分别用传统功率变换器和新型功率变换器对单相外转子U率变换器提高了低速运行时发电机的输出功率和效率。     

不同工况下3.3 MW永磁直驱风力发电机电磁场仿真分析及损耗修正

文章设计了一台3.3 MW外转子表贴式永磁直驱风力发电机,并对其电磁性能及短路故障情况进行了有限元仿真分析。首先,得出了这台电机在额定工况下的转矩和磁密分布等结果,以及在相间绕组短路和三相绕组短路两种情况下电机转矩、电压和电流等曲线的变化情况;然后,通过三维静磁场仿真,探究了电机定子的径向通风道结构对二维有限元仿真的影响程度,并对铁耗进行了修正;最后,通过电磁场-温度场的耦合迭代仿真,考虑了温度场影响下的电机内部材料特性的变化对电机损耗结果的影响。     

三相／二相变压器Scott连接方式

三相输入二相输出的三相/二相的电炉变压器,由绕组的特殊连接—Scott连接而实现变相。重点论述该连接在绕组电压和运行方面的特性。     

悬臂梁压电发电机输出特性及其影响因素分析

为研究悬臂梁压电发电机的输出特性及其影响因素,设计搭建了悬臂梁物理实验模型。通过空载、负载和短路实验测试了振动频率、振动位移和负载大小对其输出电压的影响,对比了不同尺寸压电陶瓷的发电能力,为压电式发电技术的发展和改进提供详细的数据基础和实验依据。研究表明:当振动频率接近压电振子的谐振频率时,发电机有较高电压输出,而随着振动位移的增大,输出电压会线性增加,二者相比,振动位移对输出电压的影响更显著。发电机直接带负载的能力较弱,当外界负载与发电机内阻匹配时才能保持稳定的电压输出。对于不同尺寸的压电陶瓷来说,其长宽比越接近1,发电能力越强。     

水轮发电机碳粉收集系统研究与应用

水轮发电机组励磁电流输入转子,转子磁场切割定子绕组形成定子感应电动势,将定子绕组接通负载,发电机就会发出电能;而集电环系统作为励磁电流传输的重要设备,是将励磁电流从静止部件(碳刷)传输至旋转部件(集电环)的传输通道,发电机组运行时,碳刷在集电环上一直滑动摩擦,就会产生大量的碳粉.碳粉在集电环、刷架等设备的绝缘部件上堆积...     

负荷波动对灯泡贯流式水轮发电机转矩及损耗的影响

针对灯泡贯流式水轮发电机组负荷波动影响发电机转矩波动及转子涡流损耗的问题,以一台24 MW灯泡贯流式水轮发电机为例,利用有限元法建立了水轮发电机二维电磁场模型,并计算了发电机负载运行与空载运行时的定子绕组的电压与电流,验证了模型正确性。在此基础上,对比分析了发电机组工作在不同负荷工况下发电机的转矩脉动系数及其转子涡流损耗的差异,并得到二者随机组负荷的变化规律,揭示了机组负荷波动对发电机转子涡流损耗的影响机理,为灯泡贯流式水轮发电机的设计提供参考。     

同步发电机非线性电阻灭磁仿真研究

同步发电机通常采用非线性电阻灭磁方式,建立了非线性电阻(包括碳化硅和氧化锌)灭磁的Matlab仿真模型.其中考虑了空载特性的非线性和转子阻尼绕组的效应.通过对某水电站的667 MW水轮发电机进行灭磁仿真,最终得出了磁场电流、电压、d轴阻尼绕组电流的变化情况,以及非线性电阻等各部分吸收的磁能和灭磁时间,从而更真实直观地展示了非线性电阻灭磁过程.     

电动机运行节能

1电源质量对电动机效率的影响 根据国家标准GB755“旋转电机定额和性能”的规定,电源电压最大可允许10％的偏差。由于铁耗约与电压的平方成正比,定子和转子绕组电流损耗约与电压的平方成反比,因此电动机效率与电压变化的关系,将与不同负载率时,以铁耗为主的不变损耗和定、转子绕组电流损耗为主的可变损耗的比例有关。     

高电感永磁同步风力发电机的设计和分析

根据新型的基于电流源型风力发电系统的要求,采用分数槽集中绕组设计了输出功率为10kW的高电感永磁同步发电机,并运用有限元法分析了电机在不同负载情况下的工作特性。分析结果表明,电机的齿槽转矩较小,电机绕组的感应电动势接近正弦,在一定的风速范围内,电机输出的电流经整流器整流以后,其直流电流波动小,满足电流型风力发电系统控制要求。     

集成式起动/发电机系统在增压发动机上的应用

针对目前废气涡轮增压发动机在低速工况时,输出扭矩较低,发动机不能同时兼顾高低速性能的情况,提出采用集成式起动／发电机（ISAD）系统,直接安装在发动机曲轴输出端,来弥补发动机低速输出扭矩不足的缺陷,并同时采用双CAN总线通信系统与整车匹配。     

小型风力机电能质量评价指标及影响因素研究

文章以一系列小型风力发电机为研究对象,拟采用以DH5902为主的数据采集分析系统对其电信号数据进行采集并依据IEC标准和国家标准计算其电能质量指标,研究预得到电能质量评价指标和其影响因素,为改善小型永磁风力发电机电能质量提供切实依据。研究表明:风力发电机低转速超负荷运行易引起电压波动和偏差、频率偏差和功率因数下降,然而转速过高易造成三相不平衡度增大,故在限制风机转速的同时优化负荷是提升电能质量的必要举措;再者,电能质量各指标受槽形和每极每相槽数影响较大,优化齿槽结构对提升发电机电能质量较为重要;此外,发电机绝缘老化和退磁使得气隙磁场谐波含量增大,会导致谐波畸变、电压偏差、频率偏差等多项电能质量指标恶化。     

基于小型风力发电机的整流系统设计

随着可再生能源技术的发展,需要性能优良的三相整流系统,将风力发电机等清洁能源系统产生的交流电转换为直流电进行储能或供电。针对此问题,提出了一种适用于风能以及太阳能的整流系统设计。该设计方案以三相整流为核心,通过变压器隔离降压,给三相全桥不可控整流电路供电。接着经过boost升压电路将输出的电压升为50 V,再经过buck降压电路将电压降为36 V,最终得到稳定的36 V电压输出。经测试,该方案表现出的平均负载调整率为0.184%,平均电压调整率为0.228%,为满足现代电子设备对直流电源的需求提供了新的思路。     

带非线性负载的双馈式风力发电机孤岛控制策略

以孤岛运行的双馈异步发电机(DFIG)系统为研究对象,以实现风力发电系统在带非线性负载时能够输出稳定幅值和频率的电压为目标,分别在转子侧变换器(RSC)和定子侧变换器(SSC)的控制中采用基于正转同步速坐标系下的比例积分谐振(PIR)控制,可解决传统比例积分控制带宽有限导致的控制性能下降问题,同时可减少谐波分量的提取以及谐振控制器的使用数量,简化系统控制。最后,通过仿真验证在非线性负载条件下能获得良好的输出电压、电流特性。