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风力发电用盘式永磁同步发电机的设计研究

作　者: 何东霞
导　师: 黄守道
学　校: 湖南大学
专　业: 电机与电器
关键词: 风力发电直驱式盘式永磁同步发电机电磁设计有限元分析
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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引　用: 10次
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内容摘要

在能源消耗日益增长、环境污染日渐严重的今天,迫使人们考虑新能源和可再生能源的开发和利用问题。其中风能由于其突出的优点而成为世界各国普遍重视的能源,风力发电技术也成为各国学者竞相研究的热点。变速恒频风力发电技术因其高效性正受到越来越多的重视,而其中的直驱式风力发电系统又因其可实现性和短期就能见到收益的特点更受到了广大用户的青睐。盘式永磁同步发电机是一种结构简单、坚固可靠的低速交流永磁同步发电机,它可以由风力机直接驱动。它具有结构紧凑、通风效果好、转动惯量大和高效率等的特点,比较适用于直驱式的变速恒频的风力发电系统中。本文在传统风力发电技术的基础上,致力于研究直驱式风力发电技术,以作为直驱式风力发电机用的盘式永磁同步发电机为主要研究对象,进行了深入的研究,主要包括以下几方面:1、对国内外风力发电研究现状作了较为全面的综述,介绍了盘式永磁同步发电机的发展概况和国内外研究现状。2、研究了盘式电机的原型及发展,基本结构和运行原理,电磁设计特点。解释了将盘式永磁同步发电机应用于直驱式风力发电系统的可行性和优越性。探讨了盘式永磁同步发电机的特性。3、在永磁同步发电机和盘式异步电动机的电磁设计程序的基础上整理推导了盘式永磁同步发电机的电磁设计程序,并用Visual Basic编程语言开发了盘式永磁同步发电机的电磁设计软件,提高了设计效率。4、对盘式永磁同步发电机的电磁场进行了详细的分析,运用电磁场有限元分析软件Maxwll 3D对本论文中的样机的静态磁场和瞬态磁场进行分析,分析结果同用VB所编的电磁设计程序的计算结果进行比较,验证了所设计样机数据的合理性。

全文目录

学位论文原创性声明和学位论文版权使用授权书  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-20
  1.1 风力发电的国内外发展现状  9-11
    1.1.1 国外风电发展现状  9-10
    1.1.2 我国风电发展现状  10-11
  1.2 风力发电技术  11-16
    1.2.1 风力机的功率调节技术  11-13
    1.2.2 发电机的变速恒频发电技术  13-16
  1.3 盘式永磁同步发电机的发展和研究现状  16-18
    1.3.1 盘式永磁发电机的发展  17-18
    1.3.2 国内外研究现状和应用前景  18
  1.4 本文选题目的和意义  18-19
  1.5 本文的主要研究内容  19-20
第2章盘式永磁同步发电机的基本理论  20-37
  2.1 盘式永磁同步发电机的基本结构  20-25
    2.1.1 盘式永磁同步发电机的结构型式  20-22
    2.1.2 盘式永磁同步发电机的主要结构部件  22-25
  2.2 盘式永磁电机的基本原理  25-29
    2.2.1 基本电磁关系  25-27
    2.2.2 主磁路结构和特点  27-28
    2.2.3 转子漏磁分析  28-29
  2.3 盘式永磁同步发电机的运行特性分析  29-36
    2.3.1 空载运行  29-31
    2.3.2 负载运行  31-36
  2.4 本章小节  36-37
第3章盘式永磁同步发电机的电磁设计  37-57
  3.1 永磁电机的等效磁路  37-41
    3.1.1 永磁体等效成磁通源或磁动势源  37-39
    3.1.2 外磁路的等效磁路  39-40
    3.1.3 永磁电机的等效磁路  40-41
  3.2 盘式永磁同步发电机的设计特点  41-43
    3.2.1 磁路计算的任务和一般方法  41-42
    3.2.2 电磁设计的一般流程  42-43
  3.3 盘式永磁同步发电机的电磁设计程序推导  43-50
    3.3.1 盘式电机的主要尺寸分析  43-44
    3.3.2 磁极的设计特点  44-46
    3.3.3 永磁体工作点的确定  46-47
    3.3.4 输出电压和短路电流倍数  47-49
    3.3.5 电磁设计注意事项  49-50
  3.4 电磁设计软件的开发  50-55
    3.4.1 电磁设计软件介绍  50-51
    3.4.2 电磁设计软件的特点  51-55
    3.4.3 电磁设计程序计算部分流程图  55
  3.5 本章小结  55-57
第4章盘式永磁同步发电机的有限元分析  57-79
  4.1 电磁场有限元法基本原理  57-67
    4.1.1 电机电磁场理论基础  57-60
    4.1.2 有限元分析法  60-67
  4.2 永磁电机的电磁场计算分析  67-68
    4.2.1 永磁电机电磁场数值计算的特点  67-68
    4.2.2 永磁体平行充磁的模拟  68
    4.2.3 永磁电机的局部失磁问题  68
  4.3 有限元分析软件 Ansoft 介绍  68-70
  4.4 盘式永磁同步发电机的磁场分析  70-78
    4.4.1 静态分析  70-74
    4.4.2 瞬态分析  74-78
  4.5 本章小结  78-79
结论  79-81
参考文献  81-85
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  85-86
附录 B 计算清单  86-88
致谢  88

风力发电用盘式永磁同步发电机的设计研究

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