浮体绳轮波浪发电机的研究

摘要

当前世界，日益严重的能源危机促使各国更加重视新能源产业，我国海域广阔，海洋能储量非常丰富，海洋能作为一种新型可再生清洁能源，近年来得到迅速发展，并迅速成为我国新能源体系的重要组成部分。
　　本文来源于国家可再生能源专项资金资助项目“浮体绳轮波浪发电技术研究与试验”，浮体绳轮波浪发电装置具有低驱动转速、间歇工作的特点，本文根据浮体绳轮波浪发电装置的工作特性，以高发电效率为目标，研究并设计了浮体绳轮波浪发电机的结构方案和电磁参数。本文研究内容对整个项目的顺利完成有着重要的理论和实际意义。本文具体研究内容如下:
　　1、根据浮体绳轮波浪发电装置的基本工作原理，经过研究分析，提出了发电机双机对称布置、内转子、直驱式的结构方案，确定发电机为永磁低速类型。
　　2、根据浮体绳轮波浪发电装置的结构方案，确定发电机的额定参数，以多极低频来实现低转速。设计发电机电磁结构，为缩短发电机起动时间，转子设计为空心结构，并优化磁极尺寸参数。设计发电机电磁参数，为减小发电机起动阻力矩定子提出分数槽双层短节距绕组方案，研究发电机极槽匹配，得出93槽和183槽两套发电机方案。
　　3、推导电压调整率、起动阻力矩、以及发电机效率的计算方法。然后利用公式计算与Rmxprt软件仿真相结合的方法，对所设计的93槽与183槽两套发电机方案的主要性能进行比较分析，并且分别研究其不同节距下的性能，最终选择93槽发电机，并确定其最佳节距3。
　　4、利用Ansoft Maxwell电磁分析软件对所设计方案进行空载及负载特性分析。对发电机做空载特性分析，检验其磁密、磁通分布云图及发电机气隙磁密的波形是否合理;检验齿槽转矩幅值在发电机额定电磁转矩中所占比例是否满足国标;检验空载电动势的波形畸变率是否满足设计要求。对发电机做负载特性分析，设计外电路，观察发电机在额定负载情况下的外特性曲线是否优良;验算输出功率是否满足课题要求，检验其电磁转矩的波动幅值的合理性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．1．1 课题研究的背景

1．1．2 课题研究的意义

1．2 国内外波浪能技术及其所用发电机的研究现状

1．2．1 振荡水柱式发电技术

1．2．2 振荡浮子式波浪发电技术

1．2．3 越浪式发电技术

1．3 本文主要研究内容及意义

第2章 浮体绳轮波浪发电机的结构方案设计

2．1 浮体绳轮波浪发电的工作原理

2．2 浮体绳轮波浪发电机不同结构方案的比较分析

2．2．1 发电机的布置方式

2．2．2 发电机的结构类型

2．2．3 发电机的驱动方式

2．3 本章小结

第3章 浮体绳轮波浪发电机的电磁设计

3．1 确定发电机额定参数

3．2 发电机电磁结构设计

3．2．1 转子结构的设计

3．2．2 定子结构设计

3．2．3 磁极永磁体选材

3．2．4 定转子磁导体选材

3．3 发电机的电磁参数设计

3．3．1 发电机定子参数计算

3．3．2 发电机转子参数的计算

3．3．3 发电机定子绕组的设计

3．4 发电机设计结果

3．5 本章小结

第4章 浮体绳轮波浪发电机的性能验算

4．1 电压调整率的计算

4．2 起动阻力矩的计算

4．3 效率的计算

4．3．1 发电机的铜损耗

4．3．2 发电机的铁损耗

4．3．3 发电机的机械损耗

4．4 不同设计方案的对比

4．5 本章小结

第5章 浮体绳轮波浪发电机有限元仿真分析

5．1 Ansoft软件简介

5．2 仿真分析

5．2．1 前处理设置

5．2．2 空载特性分析

5．2．3 负载特性分析

5．3 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文和参加科研情况