离网型永磁同步风力发电机安全运行相关问题的研究

摘要

近年来，全球可再生能源的利用在逐年增长，特别是风力发电凭借着其绿色、普遍等优点得到了最快的发展。在草原牧区及沿海岛屿等电网无法达到的地区，由于风力资源较好，风力发电解决了当地居民生产生活用电问题，产生了很好的经济效益和社会效益。本文通过对离网型风力发电机本体的研究，解决了一些实际应用中的问题。
　　首先，分析了离网型风力发电机的设计特点，给定了发电机技术指标，对其齿槽转矩进行分析，确定了极槽配合及主要结构；兼顾性能和成本要求选择了电机的主要材料，利用磁路法和相关软件进行了电机的初步设计。
　　然后根据初步设计模型在Ansoft中建立2D仿真模型，研究在临界速度以上通过磁密设计限制功率上升的方法，并对此方法进行理论验证和仿真验证。
　　接下来在得到优化模型的基础上，分析了现有温度场计算的方法，给出了本课题温度场计算相关参数的计算和等效方法；并运用Solidworks和Ansys等相关软件研究风力发电机内的温度场分布规律。
　　最后进行了样机的实验研究，分析了实验数据，用实验结果验证了理论分析的正确性。在样机实验研究的基础上对电机的尺寸等进行了再次核算，以达到更合理的设计目标。

目录

离网型永磁同步风力发电机安全运行相关问题的研究

RESEARCH ON RELATED ISSUES FOR THE SAFE OPERATION OF PERMANENT MAGNET SYNCHRONOUS WIND GENERATOR

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究的意义和目的

1.2 风力发电现状

1.2.1 风力发电的国内外发展现状

1.2.2风力发电的技术现状及趋势

1.2.3永磁风力发电的研究现状

1.3 本文主要研究内容

第2章 风力发电机的理论分析及设计

2.1 离网型风力发电机的设计特点及指标

2.2 永磁风力发电机齿槽转矩的抑制

2.2.1 齿槽转矩的原理

2.2.2齿槽转矩的抑制方法

2.3 发电机的极槽配合

2.4 发电机的结构

2.4.1 发电机转子结构的确定

2.4.2 发电机定子结构的确定

2.5 发电机各部分材料的选择

2.5.1 发电机定转子材料的选择

2.5.2 发电机永磁材料的选择

2.6 本章小结

第3章 永磁同步风力发电机运行速度过高时功率抑制的研究

3.1 功率抑制的基本思想

3.2抑制功率随转速上升的方案及原理

3.3 抑制功率随转速上升方案的实现

3.3.1 发电机设计模型的初步建立

3.3.2 发电机设计模型的优化

3.4 本章小结

第4章 温度场仿真研究

4.1 温度场的分析方法

4.2 发电机温度场相关参数的计算

4.2.1 电机内发热热源的计算

4.2.2 电机内各材料导热系数的计算

4.2.3电机表面对流系数的计算

4.3 发电机温度场仿真分析

4.4 本章小结

第5章 离网型永磁风力发电机的实验研究

5.1 离网型永磁风力发电机的样机研制

5.2 实验方案

5.3 发电机实验测试

5.3.1用作负载的蓄电池内阻的测量

5.3.2样机空载反电势测量

5.3.3 阻性负载实验

5.3.4 蓄电池负载实验

5.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢