大容量鼠笼转子异步发电机的研究

摘要

风能是一种清洁的可再生能源，风力发电作为清洁能源利用的一种主要形式，在全世界迅速发展。异步风力发电系统采用风力机叶轮连接齿轮箱带动发电机转子发电，电流经过全功率变流器并网。而风力发电机作为主要部件，在系统中起主要作用。本文以1.5MW鼠笼转子异步发电机设计为研究方向，在符合基本设计要求的基础上，提高异步发电机运行稳定性，降低生产成本。
　　为了满足1.5MW鼠笼转子异步发电机的基本规格和技术要求，根据电机物理量的关系采用类比法设计电机的主要尺寸。在考虑热负荷、绝缘标准等因素下给出电机各部分的初始尺寸。对电机的磁路进行计算，通过对磁路分块处理，给出计算各部分磁路的数值关系。利用分布磁路法计算饱和磁路，得到电机各部分磁密，据此对电机的尺寸进行调整。
　　针对尺寸调整后的电机，计算电机电阻、电抗等参数。通过节点导纳方程对异步发电机的等值电路进行计算，得到保证机端电压稳定的空载自激电容和额定负载下的等效电容。对电机最重要的外部参数自激电容的选择进行分析，得到自激电容的选取方法。
　　基于对异步发电机的分析，用MATLAB对整个电机电磁设计过程进行编程计算，根据优化标准和工程要求确定最终的优化方案，并对功率特性曲线进行研究。最后，采用有限体积法对电机的流体场和温度场进行耦合计算，对电机运行时的温升进行模拟，从绝缘温度考核方面验证电机设计的合理性。