直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機電磁分析與永磁體渦流損耗研究pdf

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1、直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機電磁分析與永磁體渦流損耗研究AnalysisofElectromagnetisminDDPMGandResearchonEddy-currentLossofPermanentMagnet學(xué)科專業(yè)：電氣工程研究生：沈世林指導(dǎo)教師：陳益廣教授天津大學(xué)電氣工程與自動化學(xué)院二零一三年十二月 獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得天津大學(xué)或其他教育機構(gòu)的學(xué)位

2、或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名：簽字日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解天津大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)天津大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明）學(xué)位論文作者簽名：導(dǎo)師簽名：簽字日期：簽字日期：年月日年月日 摘要近年來，海

3、上風(fēng)力發(fā)電機單臺機組向大容量發(fā)展，將永磁同步風(fēng)力發(fā)電機應(yīng)用于直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)可省去變速齒輪箱，減輕風(fēng)力發(fā)電機重量。直驅(qū)式永磁同步風(fēng)力發(fā)電機體積和重量大，極對數(shù)多，需要對其磁路進行合理設(shè)計，并對永磁體的渦流損耗給予高度重視。為了降低永磁電機齒槽轉(zhuǎn)矩，得到正弦度比較好的反電動勢，直驅(qū)式永磁同步風(fēng)力發(fā)電機采用分數(shù)槽集中繞組。定子齒形和槽形的選擇同時兼顧繞組下線、定子散熱兩方面因素。轉(zhuǎn)子采用表貼式徑向充磁結(jié)構(gòu)。根據(jù)電機設(shè)計理論確定電機磁路定、轉(zhuǎn)子主要尺寸。計算電機空載漏磁系數(shù)、電機氣隙磁場、繞組反電動勢、電樞繞組

4、電感和齒槽轉(zhuǎn)矩等電機參數(shù)。本文主要研究了永磁體損耗產(chǎn)生的原因，分析了永磁體內(nèi)渦流損耗與電機參數(shù)之間關(guān)系。發(fā)電機空載時，永磁磁動勢所建立磁場氣隙磁密含高次諧波，氣隙磁密高次諧波相對于永磁體運動，引起永磁體內(nèi)磁通變化，在永磁體內(nèi)感應(yīng)出渦流電動勢，產(chǎn)生渦流損耗。發(fā)電機負載時，電樞反應(yīng)磁動勢作用于磁路會產(chǎn)生含有轉(zhuǎn)速大小以及旋轉(zhuǎn)方向都不相同的低次和高次諧波的氣隙磁場，當(dāng)這些諧波磁場相對于轉(zhuǎn)子運動時也會引起永磁體內(nèi)磁通變化，感應(yīng)出渦流電動勢，產(chǎn)生渦流損耗。給出了永磁體渦流損耗解析算法，該解析算法計算渦流損耗時，首先，分

5、析氣隙磁場在定子空間變化的時空方程；緊接著，分析氣隙磁場在轉(zhuǎn)子空間的時空方程；然后，計算變化的諧波磁場在永磁體內(nèi)感應(yīng)出來的渦流電動勢；最后，根據(jù)歐姆定律得出永磁體內(nèi)渦流密度，進而求出永磁體內(nèi)渦流損耗。使用有限元軟件對永磁體渦流損耗進行了仿真分析，仿真結(jié)果表明所給出的永磁體渦流損耗解析算法可行。關(guān)鍵詞：永磁同步電機；風(fēng)力發(fā)電機；渦流損耗；解析計算 ABSTRACTWiththedevelopmentofoffshorewindturbine,theinstalledcapacityhasbeenlargera

6、ndlarger.Directlydrivenpermanentmagnetsynchronouswindturbinecanreducetheweightofwindturbineasitomitsvariablespeedgearbox.Directlydrivenpermanentmagnetsynchronouswindturbinefeaturedlargevolumeandheavyweighthasmanypole-pairs,somagneticcircuitstructureandmech

7、anicalsupportingstructureshouldbedesignedrationally.ToreducecoggingtorqueofDDPMGandhigherharmonic’sbackEMFintroducefractional-slotconcentratedwindingtoDDPMG.Thetoothprofileandgrooveselectionofstatormainlyconsiderswindingsinstallationandstatorheatdissipatio

8、n.Employsurface-mountedradialmagnetizingtorotor.ElectromagneticparametersarecalculatedforverifyingrationalityoftheDDPMG,includingunloadedleakagemagneticcoefficient,airgapmagneticfield,backEMFinthewinding,indu