基于Ansoft的永磁同步发电机空载反电势波形畸变率分析

电网对发电机的电能质量有较高要求,而永磁同步发电机由于其本身的结构特点,电压波形畸变率较高。利用Ansoft软件对永磁同步发电机空载反电势波形畸变率进行仿真研究,证明了采用不均匀气隙和定子斜槽,可以减小反电势波形中的谐波含量,改善永磁同步发电机的波形畸变率,从而指导今后的产品设计。     

切向径向混合励磁同步发电机齿谐波抑制技术

切向径向混合励磁同步发电机是一种新型混合励磁电机,但由于它内部既有永磁体又有励磁绕组,气隙磁场分布非正弦,且因齿槽的存在,致使气隙磁场更加畸变,致使输出电压谐波含量较大。文章重点讨论了定子斜槽削弱输出电压谐波的方法,并建立多截面2D等效模型,利用有限元仿真软件对该方法进行了仿真试验,证明该方法可以将电机输出电压谐波畸变率降低到5％以内。     

同步发电机空载电压波形的齿磁通计算

为了快速准确计算谐波励磁同步发电机和普通同步发电机的空载谐波电压，提出一种齿磁通法计算谐波电压。利用有限元法，仅计算转子在一个齿距内移动时不同位置处的定子各个齿的磁通，通过绕组与齿的关联关系得到定子绕组感应电动势。该方法考虑了磁路、凸极效应、饱和、绕组布置、齿槽效应以及斜槽的影响。谐波励磁同步发电机上的实验结果与计算结果的比较说明了方法的正确性。该方法计算准确，计算量小，计算速度快。     

谐波励磁同步发电机空载谐波磁场分析

说明了利用ANSYS有限元分析软件的电磁分析功能对谐波励磁同步发电机空载谐波磁场进行分析,通过对谐波励磁同步发电机的电磁场进行计算,得出了样机的矢量磁位Az、磁力线分布图和磁密分布图。然后对电磁场的计算结果进行后处理,得出了谐波励磁同步发电机的旋转磁场波形、谐波绕组电压波形和谐波绕组空载特性曲线。最后用在谐波励磁同步发电机上的实验结果与计算结果的比较说明了方法的正确性,可为谐波励磁同步发电机的设计提供理论依据。     

同步发电机空载电压计算方法比较

论述了两种计算谐波励磁同步发电机和普通同步发电机空载电压的静态磁场一次算法和齿磁通法，分析了这两种计算电机空载电压方法的优缺点。并对谐波励磁同步发电机上的实验结果与计算结果进行了比较，得出了一些有用的结论。     

不对称谐波绕组的计算

在三次谐波励磁单相同步发电机中,一般设置一套对称的三次谐波绕组,为使电枢嵌线槽的槽满率基本相同,主绕组往往采用非等匝的同心式线圈,同时为补充空载励磁功率的不足,需要增加若干匝基波励磁绕组,由此导致了发电机的电压波形正弦性畸变率较大,绕组结构复杂。如果采用不对称谐波绕组,通过合理布置,既可以满足谐波励磁的要求,又可简化绕组结构,提高主绕组设计的自由度,改善电压波形並提高槽的利用率。不对称谐波绕组是一种新型的绕组结     

斜槽铁心槽样棒的直径及其公差的确定

发电机的线电压波形畸变率是一个重要性能指标。小型同步发电机,气隙小,齿谐波电势对电压波形的影响较大,要消除这个影响的有效办法就是斜槽一个齿距。但是如果斜槽没有工艺保证,误差太大,对谐波励磁的发电机,不但会使其固有调压率产生波动,还会影响三次谐波绕组的设计。 因为定子铁心在压装时,定子槽是靠槽样棒定位,这就要求槽样棒的尺寸准确。中小型电机通常使用梨形槽,按图1所示,槽底是半圆,槽样棒则为圆柱形。     

基于谐波互阻抗的励磁涌流引发谐波电压畸变风险识别

弱联系电网中普通的空载变压器合闸操作就可能会因向电网注入了励磁涌流,而导致系统出现严重的谐波电压畸变,加大设备及负荷损毁的风险。提出了励磁涌流引发谐波电压畸变风险指标,该指标基于系统网络的谐波互阻抗,考虑了被操作主变的容量以及系统中发电机、负荷、线路、变压器等元件对谐波电压畸变的影响。利用该指标对某联网工程中励磁涌流引发的谐波电压畸变风险进行了评估,PSCAD仿真结果验证了所提指标的有效性。     

ANSYS软件在谐波励磁同步发电机空载谐波磁场分析中的应用

介绍了应用ANSYS自带的APDL编程语言进行软件开发,将该软件应用于谐波励磁同步发电机空载谐波磁场分析中,在电机电磁场分析中实现了电机的自动旋转、自动施加载荷的功能,使用、修改方便,并且计算速度快.通过对电磁场计算结果的后处理,得出了谐波励磁同步发电机的旋转磁场波形、谐波绕组电压波形以及谐波绕组空载特性曲线.样机测试结果验证了分析结果的正确.     

ANSYS软件在谐波励磁同步发电机空载谐波磁场分析中的应用

介绍了应用ANSYS自带的APDL编程语言进行软件开发，将该软件应用于谐波励磁同步发电机空载谐波磁场分析中，在电机电磁场分析中实现了电机的自动旋转、自动施加载荷的功能，使用、修改方便，并且计算速度快。通过对电磁场计算结果的后处理，得出了谐波励磁同步发电机的旋转磁场波形、谐波绕组电压波形以及谐波绕组空载特性曲线。样机测试结果验证了分析结果的正确。     

并列转子混合励磁同步发电机转子磁极匹配研究

针对一种用于交流发电的并列转子混合励磁同步发电机,研究了Halbach永磁转子和隐极电励磁转子2种转子磁极匹配对发电机输出特性的影响。基于2种转子的气隙磁场解析模型,一方面通过电压方程研究了不同转子轴向长度匹配下发电机的外特性和励磁电流,给出了一种永磁转子轴向长度的选定原则;另一方面提出了一种转子磁极结构的匹配方法,通过谐波相抵来降低电压波形的畸变率。选择一种特定转子磁极组合,进行了仿真和样机试验验证。研究结果表明:对于所选的轴向长度匹配,既能实现恒压输出,又具有较低的励磁电流;混合励磁发电与永磁转子单独发电相比,电压波形畸变率降低。仿真及试验结果证明了转子磁极匹配方法的正确性。     

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.     

水轮发电机畸变因数和电话谐波因数研究分析

介绍了水轮发电机空载线电压全谐波畸变因数(THD)和电话谐波因数(THF)的计算方法.以一台大型水轮发电机为例,从分数槽绕组、定子斜槽和阻尼绕组中心线相对极靴中心偏移这些方面来分析大型水轮发电机空载线电压全谐波畸变因数(THD)和电话谐波因数(THF)的影响因素.     

谐波励磁三相同步发电机空载线电压波形中的时间谐波含量

用实例说明谐波励磁三相同步发电机空载线电压波形中含有时间谐波含量,并且以5次谐波含量为最大。这种谐波含量不能靠电枢绕组的谐波绕组系数降低或趋于零的措施来削弱或消除,而只能靠其它措施来加以削弱。认识这一现象对改善电压波形方法的深入研究有重要指导意义。     

隐极式同步发电机空载电压畸变率的仿真分析

空载电压波形畸变率(THD)是三相隐极式同步发电机运行的重要参数,借助商业软件ANSOFT的RMxprt模块和Maxwell 2D模块,快速建立电机时域仿真模型并进行空载状态瞬态仿真计算。详细介绍了建模步骤、仿真参数加载、时域有限元计算中时间步长选用及注意事项。通过FFT得到THD,并验证结果满足国家标准要求。所用方法对快速分析发电机谐波畸变率有一定参考意义。     

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。     

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.     

永磁直驱风力发电机不同极槽配比的磁场研究

永磁同步发电机运行时,永磁体和电枢铁心相互作用会产生齿槽转矩,引起转矩波动和噪声.应用Ansys设计分析软件中的有限元模块和磁路等效模块,研究了分数槽绕组外转子永磁直驱风力发电机在不同极槽配比情况下的齿槽转矩、磁场分布、气隙磁密谐波含量和电机效率的变化规律;对比分析了整数槽电机在直槽和斜槽2种设计方案下的电压及畸变率.仿真结果表明,分数槽和斜槽结构均能有效削弱电机的齿槽转矩,消除高次谐波电压,且整数斜槽结构的电机削弱齿槽转矩的效果更好一些.     

一种混合励磁同步发电机的气隙磁密分析及其电压谐波抑制

为改善混合励磁同步发电机的气隙磁密分布,采用三段式气隙长度对转子进行了优化,对比了优化前后的气隙磁密。为抑制电压谐波,在完成转子结构优化的基础上,进一步采用短距、分布电枢绕组以及定子斜槽等措施。最后对样机电压波形进行了实测和质量分析,结果表明:采用三段式气隙长度与定子斜槽相结合,可将电压波形的总谐波失真(THD)抑制在5%的范围内。此外,探讨了偏心距法在切向/径向混合励磁电机中应用的可行性,并对比了分别采用偏心距法和三段式气隙长度法时的气隙磁密。