2.935MW永磁同步风力发电机电磁设计与仿真

分析了表面式与内置式永磁同步发电机转子结构上的差异,选定电机的转子结构型式.对永磁同步风力发电机的性能特点进行了分析和研究,计算了2.935 MW高速永磁同步风力发电机的电磁方案.对上述确定的电磁计算方案,利用有限元软件进行仿真,分析了发电机的空载、负载、短路特性.研究了电压波形正弦性畸变率、齿槽转矩、功率因数、短路电流的计算.经验证,各项性能满足设计要求.     

永磁体层数与定子槽数对内置式分数槽集中绕组永磁电机性能的影响分析

为分析不同永磁体层数与定子槽数的作用效果,探究了具有多层永磁体结构的内置式分数槽集中绕组永磁同步电机的性能,设计并制造了9槽10极与18槽10极电机的仿真模型与原型机,采用有限元软件分析了不同永磁体层数与定子槽数对电机输出转矩、齿槽转矩、气隙磁密和齿部磁饱和等电磁特性的影响。理论分析及实验结果均表明,相比于9槽10极,18槽10极电机可以更好地抑制转矩脉动并提升平均输出转矩,同时,双层永磁体电机相比单层永磁体电机具有更优异的性能。     

永磁同步发电机绕组电压的齿磁通法计算

采用齿磁通法计算永磁同步发电机的定、转子不同位置的电磁场,分析电机每一定子齿部磁通随转子旋转的变化情况,不仅可以计算得到永磁同步发电机绕组电压的大小,还可以求得其波形.经永磁同步发电机样机计算和试验结果比对,表明该方法准确有效.     

大型定子内永磁风力发电机的设计

提出新型定子内永磁发电机的基本结构和工作原理,根据国内风力发电设备生产和应用的实际情况,进行1.5 MW定子内永磁风力发电机的设计工作.接着提出定子内永磁风力发电机的主要设计参数和设计原则,最后给出直接驱动定子内永磁风力发电机的设计实例.设计和分析结果表明大型定子内永磁风力发电机设计方案的可行性和正确性.     

低速永磁水轮发电机的优化设计及性能仿真

针对低速永磁同步发电机所特有的高转矩低电压的特点,利用电机设计软件对所研究的发电机的主要尺寸、永磁体尺寸、定子绕组、定子铁芯、定子槽型进行了优化设计,据此研制了一台10kW外转子低速永磁水轮发电机的样机,最后采用Ansoft Maxwell软件进行样机性能仿真和样机试验.仿真以及试验结果表明:具有斜槽定子铁芯以及分数槽集中绕组的低速永磁水轮发电机具有齿槽转矩低、效率高、输出电压谐波分量小以及波形正弦性畸变率低等一系列优点,完全满足设计要求.     

一种新型永磁无刷直流发电机

提出了一种可控整流电路,它与永磁方波电机联合构成一种简单、高性能的无刷直流发电机。介绍了ＰＷＭ整流器的工作原理和特点、控制电路的构成和设计。     

永磁外转子风力发电机的逆变并网特性

为了提高风力发电机并网运行性能,提出一种符合大功率直驱并网永磁风力发电机要求的变流器电路拓扑结构.针对现有永磁直驱风力发电系统并网方案,设计了不可控整流、升压斩波、正弦脉宽调制SPWM逆变电路的控制方案,并对电路中升压斩波电路和SPWM逆变控制系统结构进行了重点分析.采用Matlab/Simulink软件进行系统并网仿真,结果表明,该控制方法可满足风力发电机运行的需要,证明了该方法的可行性和正确性.     

四绕组永磁直流力矩电机控制系统设计

以航空舵机测试平台为应用背景,设计四绕组永磁直流力矩电机驱动控制系统。通过研究直流力矩电机的结构、性能特点、工作原理和调速理论,建立了电机的数学模型并根据相关的控制理论,确定了闭环调节的控制策略,包括转速、电流的PI调节和位置的比例加前馈的调节方式,其中为了提高位置跟随性能,前馈采用加速度和速度控制形式。至此建立直流电机三闭环控制系统模型,并通过仿真与实验验证,对其特性曲线进行了分析和研究,来证明模型和控制器参数的合理性,验证了设计方案的可行性。     

双定子风力发电机绕组匝间短路状态下的故障运行研究

当发生定子绕组匝间短路故障时,传统的单定子风力发电机只能停运等待维修,防止事故扩大,而双定子电机则可以带故障运行,不必完全停机。本文通过建立双定子永磁直驱风力发电机模型,对其内、外定子绕组匝间短路这一故障下的运行状态进行了分析,并使用有限元分析软件分别验证,证明了双定子电机定子绕组匝间短路时的容错运行能力。     

分数槽低速大转矩永磁同步电机设计

设计了一种30槽32极分数槽低速大转矩永磁同步电机(FS-PMSM),分数槽绕组采用上下左右四层绕线方法,突破了常规的单、双层绕组方法,通过有限元方法对电机电磁转矩进行分析,发现选择合适的槽电势偏移角不但可以增加一定的电磁转矩,而且可以有效减小转矩波动。在综合考虑电机转矩性能和气隙磁密正弦性的基础上,采用钕铁硼永磁与铁氧体永磁相结合的方法,对电机转子磁极结构进行优化,减少了钕铁硼永磁体的用量,降低了电机造价;对空载反电势进行谐波分析,优化后的磁极结构能减少反电势中的谐波含量。对电机进行二维动态仿真,结果表明方案设计合理,能够表现良好的性能,对此类电机设计与优化具有较高的参考价值。     

直驱永磁风力发电机最大功率跟踪的鲁棒控制

针对直驱永磁同步风力发电系统,考虑实际中存在的系统参数不确定性和外界干扰,研究了直驱永磁同步风力发电机最大功率跟踪控制问题。利用转子磁场定向矢量变换技术和鲁棒backstepping非线性控制技术及干扰抑制技术设计了一种鲁棒轨迹跟踪控制器,通过控制定子电流的转矩分量调节风电机转速,实现系统最大风能捕获和稳定运行。理论分析和与其他控制器的仿真比较结果均表明,所设计的控制器可以保证额定风速下系统参数存在不确定性和外部干扰时,风力发电系统仍能够实现安全可靠地最大获取风能的运行。     

削弱永磁风力发电机电势谐波的极宽调制方法

为削弱永磁风力发电机电势谐波的影响,提出一种极宽调制方法,通过优化发电机结构,提高气隙磁场的正弦化程度来改善发电机电势波形的质量.用ANSOFT软件分别对传统贴面式永磁发电机和新型极宽调制式永磁发电机进行有限元分析,研制了两种转子结构的永磁风力发电机样机,并构建电势波形检测系统进行实验研究.通过实验分析表明,有限元分析结果与样机实验结果一致,极宽调制永磁风力发电机能明显削弱电势谐波,从而证明了利用极宽调制方法削弱永磁风力发电机电势谐波是有效和可行的.     

宽调速范围低转矩脉动的一种新型内置式永磁同步电机的设计与分析

宽调速范围与低转矩脉动一直是设计电动汽车用内置式永磁同步电机时所追求的重要目标.设计了一种转子结构为W的新型内置式永磁同步电机,并进行了绕组结构优化与性能分析.利用有限元分析法,将所设计的电机初始模型、优化模型以及转子结构为一字型的传统内置式永磁同步电机模型进行了对比分析.通过对电机的永磁体用量、dq轴电感、弱磁调速能力、齿槽转矩以及纹波转矩等重要参数的详细对比分析,最终选择了36槽8极转子结构为W的内置式永磁同步电机设计方案.此方案在保证电机转矩、功率要求的前提下,可以获得较宽的调速范围和较小的整体转矩脉动.     

风力发电行星齿轮传动基本构件的有限元分析

以功率为3兆瓦的风力发电增速箱为例,利用PRO／E建立行星架及齿轮等基本构件的分析简化模型,利用ANSYS软件生成齿轮啮合的三维有限元接触模型,通过对模型进行网格划分、加载和求解,求得其在额定载荷作用下的弹性变形数据。结果表明：行星架在额定载荷的作用下出现应力集中现象,应力主要集中在行星架功率输入端的传动轴部分,并且传动轴部分在载荷的作用下发生了最大位移;行星齿轮传动中各基本构件经过分析计算与校核得出其受到的最大应力均小于材料的屈服极限,符合材料的强度要求。     

风力发电行星齿轮传动基本构件的有限元分析

行星齿轮传动是风电增速器中应用最为广泛的一种传动形式。由于风电机齿轮箱工作在高原、海滩等常年风速比较大的极端恶劣的环境下,风电机易受突变载荷冲击作用,一旦其中的某一部分发生故障,诊断与维修十分困难,而且维修费用昂贵。本文以功率为3兆瓦的风力发电机增速箱为例,对其行星齿轮传动的基本构件运用ANSYS进行有限元分析,验证它们是否达到可靠性设计要求。     

短距绕组轴向磁阻式旋转变压器的优化分析

为了降低测量误差,提出了一种具有分布式绕组的轴向磁阻式旋转变压器,并对一些结构参数进行了相应的优化分析。说明了这种新型旋转变压器的结构组成,在每极每相齿数不同的情况下,应用磁路解析法推导了函数误差的变化规律;运用有限元分析法研究了气隙以及极对数改变时对信号绕组的输出电势产生的影响。分析结果表明,结构参数的改变会引起输出电势的幅值以及函数误差的变化。通过优化分析,提高了这种具有分布式绕组的轴向磁阻式旋转变压器的测量精度,为样机的制作提供理论依据。     

大间隙混合悬浮系统结构设计与特性分析

研制了一种新型电磁悬浮系统装置,该装置利用电磁铁阵列与永磁铁来提供空间三维方向的悬浮驱动力.与传统的电磁悬浮系统相比,该系统具有悬浮力大、磁场分布规律、运动范围广等特点,可明显提高系统的使用效率.基于有限元数值方法对悬浮电磁力特性以及合成磁场特性进行了详细分析,并进行了相关实验.结果表明,新设计的电磁阵列悬浮系统装置可以在大气隙下使用,具有较好的稳定性和可控性.     

甘肃酒泉大型集群风电有功智能控制系统的开发

分析中国风电调度运行问题、风电出力特性、风电场有功控制现状,提出大型集群风电有功智能控制系统的控制策略,介绍大型集群风电有功智能控制系统的配置、功能、控制策略原则以及控制方法.该控制系统已经投入现场运行并取得了很好的控制效果,各风电场发电量得到了普遍提高,既保证了风能这一绿色能源得到有效开发和充分利用,又保证了电网安全...     

基于有限元的内置式永磁同步电机矢量控制性能分析

建立了一台55 kW内置式永磁同步电机有限元模型,采用有限元方法计算了电感参数和在满足电压电流约束条件下的实现最大转矩输出的最佳电流控制角,电流矢量id,iq,及输出转矩。计算结果表明由于恒转矩区磁路饱和,参数对内置式永磁同步的影响较大,而在恒功率区即弱磁控制区域,电机的饱和度减小,解析方法与有限元计算结果吻合;说明有限元分析结果可比较准确地反映电机的磁路饱和程度,是对内置式永磁同步电机性能分析的最佳工具。