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海上多极低速永磁风力发电机电磁计算分析

材料写作网    时间: 2020-06-29 05:00:33     阅读:次     手机站


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摘 要:作为直驱式风电机组的关键部件,永磁同步发电机被广泛应用在直驱式风电机组中。本文以一台3MW直驱永磁风电机组中的发电机为研究对象,进行发电机电磁计算分析,利用ANSYA中的Maxwall模块对电机进行电磁计算,对绕组,铁芯,永磁体等复杂部件进行等效和简化,建立发电机的电磁仿真模型,分析电机铜耗、铁耗,杂散损耗等其他损耗。

关键词:直驱永磁风力发电机;电磁计算;电磁仿真

引言

在电机设计阶段,只有对样机的温度分布和电机所需部件的平均温升进行初步计算和确定,才能合理配置和调整各种性能指标、技术要求和材料消耗。使得设计方案更加合理,避免了在试生产过程中由于温度升高而导致研发失败和成本增加。因此,准确计算电机内部的温度分布对电机的设计具有非常重要的指导作用[1]。

本文根据有限元理论分析,应用软件ANSYS中Maxwell模块进行电磁仿真计算,找出电机内部的损耗。经过这些分析,不仅对电机的设计和安全运行具有重要意义,而且对工程具有重要意义。

1永磁风力发电机电磁设计参数

在电机设计中,集电环和电刷装置是故障率和更换率非常高的部件,永磁发电机用永磁体代替励磁绕组,省去直流励磁电源。

与其它电机设计过程一样,风电机组用永磁同步电机电磁计算也包括主要尺寸计算、磁路计算、参数计算和性能计算四大部分构成。下面给出3MW电机的基本参数要求,初始设计数据如下:

2电磁设计分析步

2.1磁路计算

永磁电机磁路计算的主要目的是确定永磁体产生的空载磁通量的大小,从而计算出永磁电机的气隙磁密、定子齿部、轭部磁密和转子轭磁密。最后,确定定子绕组中感应的空载电动势。

3仿真分析

在本文中,电磁计算作为发电机传热分析的必要步骤,其主要目的是为电机尺寸、定子槽宽等参数给予理论支撑。而电磁仿真则是为了验证电磁计算的结果是否符合实际情况。通过仿真结果中的云图,可以看出电机的热负荷主要分布位置。

本文选用的电磁计算软件为ANSYS中的Maxwall模块。由于是按照所给参数自动生成,其余的条件均由系统自行给定。生成后的电机模型、能量云图结果显示计算结果与仿真结果相差...



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