永磁同步发电机空载漏磁系数和电枢反应系数分析

摘要

随着全球化能源消耗量的增大和绿色环保理念的增强，绿色清洁能源的开发利用技术得到了快速的发展。风力发电逐步发展成新能源的重要组成部分。风力发电机是风力发电系统的主要结构，起着关键的作用。永磁风力发电机的使用越来越广泛，由于发电机转子磁路结构种类繁多，漏磁场和电枢磁场分布较为复杂，导致空载漏磁系数和电枢反应系数很难掌握。空载漏磁系数和电枢反应系数都是电机设计中的关键参数。在工程上，研究人员经常会根据以往的经验来近似的选取数值，这就为计算造成了很大的误差。为此本文对其详细分析。
　　本文首先介绍了几种典型的转子磁极结构，对磁极选择的主要依据进行了分析，提出了利用有限元软件计算空载漏磁系数与电枢反应系数的方法，并研究了空载漏磁系数与电枢反应系数对电机性能的影响。之后以3MW永磁同步风力发电机作为研究对象，利用AnsoftMaxwell软件对其进行建模，分别建立了表面式、内置径向式及混合式转子磁路结构，分析了各种结构的空载漏磁系数与电枢反应系数的影响因素。主要包括极弧系数、永磁体的磁化方向长度、气隙长度以及隔磁桥尺寸对空载漏磁系数和电枢反应系数的影响。最后总结出每种磁极结构下的空载漏磁系数和电枢反应系数随着结构参数的变化规律，并进行了磁极结构之间的对比，根据电机的各项性能指标，从而选择适合于永磁同步发电机的转子磁路结构。本文所得结论可以为以后电磁计算的过程中空载漏磁系数和电枢反应系数的选取提供依据。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的背景和意义

1．2 国内外的相关发展与研究状况

1．2．1 永磁同步发电机的发展状况

1．2．2 永磁同步发电机空载漏磁系数的研究现状

1．2．3 永磁同步发电机电枢反应系数的研究现状

1．3 本课题进行的主要研究工作

第2章 永磁同步发电机基本理论和模型建立

2．1 永磁同步发电机的转子磁极结构选择

2．1．1 表面式转子磁极结构

2．1．2 内置式转子磁极结构

2．1．3 永磁同步发电机的转子磁极结构的选择原则

2．2 空载漏磁系数的计算

2．3 电枢反应系数的计算

2．4 永磁同步发电机有限元模型建立

2．4．1 永磁同步发电机数学模型

2．4．2 永磁同步发电机物理模型

2．5 本章小结

第3章 空载漏磁系数的计算及影响因素分析

3．1 样机转子漏磁场的二维有限元分析

3．1．1 基本假设

3．1．2 网格剖分

3．1．3 样机后处理结果及空载漏磁系数计算

3．2 样机的空载漏磁系数影响因素的分析

3．2．1 极弧系数和气隙长度对样机空载漏磁系数的影响

3．2．2 极弧系数和永磁体磁化方向长度对样机空载漏磁系数的影响

3．3 切向式结构中空载漏磁系数影响因素分析

3．3．1 永磁体极化方向厚度和气隙长度对空载漏磁系数的影响

3．3．2 永磁体长度和气隙长度对空载漏磁系数的影响

3．4 混合式结构中空载漏磁系数影响因素分析

3．5 本章小结

第4章 电枢反应系数的计算及影响因素分析

4．1 样机转子电枢磁场的二维有限元分析

4．1．1 基本假设

4．1．2 样机后处理及计算结果

4．2 样机电枢反应系数分析

4．3 切向式结构中电枢反应系数影响因素分析

4．4 混合式结构中电枢反应系数影响因素分析

4．5 本章小结

结论

参考文献

致谢