本文選題：風(fēng)力發(fā)電 + 雙定子��； 參考：《沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：海上風(fēng)能具有穩(wěn)定性好、風(fēng)速高、容易預(yù)測(cè)等突出優(yōu)勢(shì),但是海上特殊的氣候環(huán)境,對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)可靠性要求極高。因此,研制一種便于維護(hù)、功率密度大、低速直驅(qū)、可靠性高的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)對(duì)海上風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展具有十分重要的意義。無(wú)刷雙饋電機(jī)具有固有極數(shù)高、無(wú)刷可靠、變流器功率小的優(yōu)點(diǎn),而且可實(shí)現(xiàn)變速恒頻發(fā)電,特別適合海上風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。針對(duì)直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的大徑長(zhǎng)比,轉(zhuǎn)子內(nèi)腔空間不能被充分利用,導(dǎo)致電機(jī)功率密度低的問(wèn)題,本文提出了一種雙定子無(wú)刷雙饋發(fā)電機(jī)(DSBDFG),轉(zhuǎn)子采用背靠背磁障轉(zhuǎn)子模塊(BTB-RMBM)結(jié)構(gòu)。但該種電機(jī)運(yùn)行機(jī)理十分復(fù)雜,電磁設(shè)計(jì)理論尚不成熟,加之采用雙定子結(jié)構(gòu),增加了設(shè)計(jì)難度。本文以DSBDFG為研究對(duì)象,對(duì)該種電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)方案、主要尺寸確定方法以及發(fā)電機(jī)性能計(jì)算等進(jìn)行研究。主要包括以下內(nèi)容:首先,介紹了DSBDFG的結(jié)構(gòu)、磁場(chǎng)調(diào)制機(jī)理以及能量流通關(guān)系,繪制了內(nèi)外繞組不同連接方式的電路原理圖以及功率流通圖。其次,確定了DSBDFG的主要尺寸確定方法,分析了不同內(nèi)外功率裂變比對(duì)電機(jī)電磁參數(shù)的影響規(guī)律,對(duì)不同極槽配合方案的繞組反電勢(shì)波形畸變率和氣隙磁密諧波含量進(jìn)行了計(jì)算。最終確定電機(jī)的極數(shù)、槽數(shù)、模塊數(shù)以及功率裂變比等參數(shù),并且根據(jù)電機(jī)的額定參數(shù)計(jì)算了電機(jī)的主要尺寸,推導(dǎo)了DSBDFG的主要尺寸計(jì)算算例。再次,利用Ansys Maxwell軟件,建立了DSBDFG的單元模塊化有限元仿真模型,對(duì)電機(jī)進(jìn)行了空載特性、負(fù)載特性以及變速恒頻發(fā)電特性的仿真分析。同時(shí),對(duì)電機(jī)額定工作點(diǎn)時(shí)的定轉(zhuǎn)子鐵耗、銅耗以及附加損耗進(jìn)行了分析計(jì)算,并得到電機(jī)的效率。最后,根據(jù)DSBDFG的電磁設(shè)計(jì)流程以及相關(guān)參數(shù)的選取原則,編制了電磁計(jì)算程序,計(jì)算了電機(jī)的主要尺寸、繞組參數(shù)、槽形尺寸、磁路參數(shù)以及材料用量等。并通過(guò)Matlab的GUI功能建立了參數(shù)計(jì)算可視化界面,為該種電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)過(guò)程提供了一種友好的人機(jī)交互環(huán)境,同時(shí)對(duì)比分析了不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的優(yōu)勢(shì)與不足。
[Abstract]:Offshore wind energy has many advantages, such as good stability, high wind speed, easy to predict and so on. However, the special climate environment on the sea requires high reliability of wind power generation system. Therefore, it is of great significance to develop a large wind turbine which is easy to maintain, high power density, low speed direct drive and high reliability for offshore wind power technology. Brushless doubly-fed machine has the advantages of high intrinsic poles, reliable brushless, low power converter, and can realize variable speed constant frequency generation, especially suitable for offshore wind power generation system. In order to solve the problem that the large diameter ratio of direct drive wind turbine can not be fully utilized in the rotor cavity space, which leads to the low power density of the motor, a double-stator brushless doubly-fed generator (DSBDFGN) is proposed in this paper. The rotor adopts a back to back magnetic barrier rotor module (BTB-RMBM). However, the operation mechanism of this kind of motor is very complex, the theory of electromagnetic design is not mature, and the double stator structure is adopted, which makes the design more difficult. In this paper, DSBDFG is taken as the research object. The electromagnetic design scheme, main dimension determination method and generator performance calculation of this kind of motor are studied. The main contents are as follows: firstly, the structure of DSBDFG, the modulation mechanism of magnetic field and the relation of energy flow are introduced, and the circuit schematic diagram and power flow diagram of different connection modes of inner and outer windings are drawn. Secondly, the main dimension determination method of DSBDFG is determined, the influence of different internal and external power fission ratio on the electromagnetic parameters of the motor is analyzed, and the distortion rate of the winding reverse EMF waveform and the magnetic density harmonic content of the air gap are calculated for the different pole-slot matching schemes. The parameters of the motor such as pole number slot number module number and power fission ratio are determined and the main dimensions of the motor are calculated according to the rated parameters of the motor. An example of calculating the main dimensions of DSBDFG is derived. Thirdly, using Ansys Maxwell software, the element modular finite element simulation model of DSBDFG is established, and the characteristics of no-load, load and variable-speed constant frequency generator are simulated and analyzed. At the same time, the iron loss, copper loss and additional loss of stator and rotor at rated working point of motor are analyzed and calculated, and the efficiency of motor is obtained. Finally, according to the electromagnetic design flow of DSBDFG and the selection principle of related parameters, the electromagnetic calculation program is compiled, and the main dimensions, winding parameters, slot dimensions, magnetic circuit parameters and material amount of the motor are calculated. Through the GUI function of Matlab, the visual interface of parameter calculation is established, which provides a friendly man-machine interactive environment for the electromagnetic design process of this kind of motor. At the same time, the advantages and disadvantages of different types of direct-drive wind turbine are compared and analyzed.
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TM315

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本文編號(hào)：1842672