伴隨著能源危機(jī)和環(huán)境污染的加劇,風(fēng)能作為一種可持續(xù)發(fā)展且無(wú)污染的新能源備受關(guān)注,在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。近年來(lái),風(fēng)力發(fā)電機(jī)單機(jī)容量朝著大型化發(fā)展。傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)因其功率密度小在大功率發(fā)電機(jī)組中應(yīng)用受限,超導(dǎo)技術(shù)可以使發(fā)電機(jī)小型化,功率更強(qiáng)大,工作性能穩(wěn)定。本文提出一種海上大功率超導(dǎo)風(fēng)力發(fā)電機(jī),具體內(nèi)容歸納如下:超導(dǎo)風(fēng)力發(fā)電機(jī)是涉及電磁場(chǎng)、受力分析、轉(zhuǎn)矩分析、溫度場(chǎng)分析、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)等多個(gè)學(xué)科知識(shí)的復(fù)雜設(shè)備。針對(duì)傳統(tǒng)大功率發(fā)電機(jī)質(zhì)量體積大、安裝和維護(hù)成本高等問(wèn)題,采用二維穩(wěn)態(tài)有限元法對(duì)10兆瓦全超導(dǎo)風(fēng)力發(fā)電機(jī)電磁結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。論述發(fā)電機(jī)本體結(jié)構(gòu)參數(shù),給出電動(dòng)勢(shì)求解結(jié)果和發(fā)電機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)分布情況。通過(guò)同功率等級(jí)下超導(dǎo)發(fā)電機(jī)與永磁發(fā)電機(jī)重量及成本比較方案,體現(xiàn)超導(dǎo)發(fā)電機(jī)體積小重量輕的優(yōu)勢(shì)。利用有限元法結(jié)合參數(shù)化思想來(lái)優(yōu)化發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、屏蔽層厚度等結(jié)構(gòu)參數(shù)。給出了三維瞬態(tài)下發(fā)電機(jī)參數(shù)優(yōu)化過(guò)程,將優(yōu)化前后發(fā)電機(jī)電磁性能進(jìn)行比較,驗(yàn)證參數(shù)化方法的可行性和有效性。為了評(píng)價(jià)發(fā)電機(jī)性能的優(yōu)劣,對(duì)輸出特性深入分析。主要獲取了電壓、電流、磁密和轉(zhuǎn)矩波形,提取諧波分析波形質(zhì)量。關(guān)注發(fā)電機(jī)效率,重點(diǎn)對(duì)定子鐵心... 

【文章頁(yè)數(shù)】：79 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題的背景及意義
    1.2 超導(dǎo)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的優(yōu)勢(shì)
    1.3 國(guó)內(nèi)外超導(dǎo)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)展情況
    1.4 超導(dǎo)風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)研究方法
    1.5 課題研究?jī)?nèi)容
第2章 大功率超導(dǎo)風(fēng)力發(fā)電機(jī)電磁結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)
    2.1 超導(dǎo)發(fā)電機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇
        2.1.1 超導(dǎo)材料
        2.1.2 全超導(dǎo)電機(jī)與半超導(dǎo)電機(jī)
        2.1.3 傳動(dòng)方式
        2.1.4 旋轉(zhuǎn)方式
    2.2 超導(dǎo)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型
    2.3 超導(dǎo)發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.3.1 定子的設(shè)計(jì)
        2.3.2 轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)
        2.3.3 極數(shù)的選定
        2.3.4 主要參數(shù)的選定
    2.4 二維有限元初步結(jié)構(gòu)的靜態(tài)求解
    2.5 10 兆瓦超導(dǎo)風(fēng)力發(fā)電機(jī)經(jīng)濟(jì)性分析
        2.5.1 永磁同步發(fā)電機(jī)對(duì)比方案
        2.5.2 發(fā)電機(jī)的重量和成本
    2.6 本章小結(jié)
第3章 大功率超導(dǎo)風(fēng)力發(fā)電機(jī)電磁結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
    3.1 三維有限元理論介紹
    3.2 三維瞬態(tài)有限元參數(shù)化優(yōu)化解
        3.2.1 磁屏蔽層優(yōu)化
        3.2.2 轉(zhuǎn)速優(yōu)化
    3.3 外電路和機(jī)械運(yùn)動(dòng)設(shè)置
    3.4 三維有限元優(yōu)化結(jié)構(gòu)的瞬態(tài)求解
    3.5 本章小結(jié)
第4章 大功率超導(dǎo)風(fēng)力發(fā)電機(jī)性能分析
    4.1 輸出特性分析
    4.2 氣隙磁密有限元分析
    4.3 發(fā)電機(jī)損耗計(jì)算
        4.3.1 引言
        4.3.2 定子鐵心磁密波形
        4.3.3 基于數(shù)值分析法的定子鐵心損耗計(jì)算
    4.4 定子鐵心溫度場(chǎng)分析
    4.5 超導(dǎo)風(fēng)力發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩分析
    4.6 本章小結(jié)
第5章 超導(dǎo)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支撐結(jié)構(gòu)及冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    5.1 引言
    5.2 轉(zhuǎn)子支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
        5.2.1 應(yīng)力分析
        5.2.2 模態(tài)分析
    5.3 發(fā)電機(jī)制冷系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
        5.3.1 超導(dǎo)電機(jī)冷卻方式介紹
        5.3.2 制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]中國(guó)海上風(fēng)機(jī)現(xiàn)狀[J].   玻璃鋼/復(fù)合材料. 2016(12)
[2]淺析風(fēng)力發(fā)電廠的投資現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J]. 任永紅.  山東工業(yè)技術(shù). 2016(22)
[3]徑向充磁永磁同步電機(jī)空載氣隙磁場(chǎng)研究[J]. 黃克峰,王金全,徐曄,李建科.  防爆電機(jī). 2015(03)
[4]直驅(qū)式波浪發(fā)電用全超導(dǎo)初級(jí)勵(lì)磁直線發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)與分析[J]. 黃磊,胡敏強(qiáng),余海濤,施智祥,仲偉波.  電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2015(02)
[5]機(jī)載大功率超導(dǎo)發(fā)電機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J]. 邱獻(xiàn)雙.  航空科學(xué)技術(shù). 2014(10)
[6]MgB2高溫超導(dǎo)發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)及轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J]. 洪天琪,余海濤,胡敏強(qiáng).  電工電能新技術(shù). 2014(02)
[7]海上大型風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈研究[J]. 俞黎萍.  風(fēng)能. 2014(02)
[8]二硼化鎂超導(dǎo)線帶材及磁體應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 閆果,王慶陽(yáng),劉國(guó)慶,熊曉梅,潘熙鋒,馮勇.  中國(guó)材料進(jìn)展. 2013(09)
[9]世界風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀及前景展望[J]. 白文斌.  科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì). 2012(22)
[10]高性能玻璃纖維研究[J]. 祖群.  玻璃纖維. 2012(05)

博士論文
[1]超導(dǎo)裝置磁體電磁設(shè)計(jì)及其實(shí)踐[D]. 宋萌.華中科技大學(xué) 2011
[2]永磁同步電機(jī)鐵心損耗與暫態(tài)溫度場(chǎng)研究[D]. 張洪亮.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010

碩士論文
[1]超導(dǎo)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的固有振動(dòng)分析[D]. 常利輝.燕山大學(xué) 2015
[2]二硼化鎂超導(dǎo)電機(jī)低溫冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[D]. 董真真.東南大學(xué) 2015
[3]10MW超導(dǎo)風(fēng)機(jī)的并網(wǎng)分析[D]. 朱英娜.電子科技大學(xué) 2015
[4]大型海上高溫超導(dǎo)風(fēng)電機(jī)組的MPPT及載荷優(yōu)化控制研究[D]. 李盛善.電子科技大學(xué) 2014
[5]磁性珩磨系統(tǒng)磁場(chǎng)熱場(chǎng)分析及實(shí)驗(yàn)研究[D]. 楊慧.太原理工大學(xué) 2014
[6]超導(dǎo)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁磁場(chǎng)的有限元研究[D]. 蘇曉林.華北電力大學(xué) 2013
[7]大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 劉志麗.南京航空航天大學(xué) 2012
[8]基于徑軸向復(fù)合磁場(chǎng)發(fā)電機(jī)電磁場(chǎng)理論研究[D]. 馮娜.大連海事大學(xué) 2012
[9]超導(dǎo)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁磁場(chǎng)的三維有限元計(jì)算研究[D]. 宋美紅.華北電力大學(xué) 2012
[10]永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的矩陣變換器控制系統(tǒng)研究[D]. 趙卓鵬.蘭州交通大學(xué) 2011



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