兆瓦级永磁风力同步发电机的研究与设计

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1、硕士学位论文摘要随着世界人口和能源问题的加剧，各国都普遍意识到开发新能源的必要性与紧迫性。而风力发电以其无污染、用之不竭的优点日益受到人们的青睐，各国学者竞相研究风力发电技术。近年来，采用新型发电机以变速恒频的方式运行，提高风力发电机组的输出功率成为风电系统研究的热点。风电系统中的发电机正向着提高系统可靠性，降低维护量，减少组件，降低成本，提高系统效率和集成度的方向发展。兆瓦级永磁同步发电机可以由风力机直接驱动，它具有结构简单、通风效果好、转速低、转动惯量大、可靠性高和效率高等特点，比较适用于直驱式的风力发电系统中。本文对国内外风力发电研究历史及现状作

2、了较为全面的综述，详细介绍了风力发电机的研究现状和发展趋势；详细的分析了永磁同步发电机的转子磁路结构和工作原理，并对永磁同步发电机的运行性能做了重点分析；详细分析了兆瓦级永磁同步发电机的结构特点，根据兆瓦级永磁风力同步发电机特点的要求，对电机主要尺寸的选择、电磁负荷的选取、转子磁路结构及永磁材料的的选择以及定子冲片、电枢绕组的选用依据进行了详细分析；在一般的永磁同步发电机设计方法的基础上，运用Ansoft公司的RMxprt电机设计软件设计了兆瓦级永磁风力同步发电机的样机，并分别对样机与独立电阻负载连接和与无穷大电网连接两种不同负载情况进行了参数化分析，

3、确定了一个较优的设计方案；运用电磁场有限元分析软件Maxwell2D对兆瓦级永磁风力同步发电机的电磁场进行了详细的分析，分别分析了在静态和瞬态的求解区域下发电机的静态磁场、空载磁场和额定负载磁场，验证了用RMxpr电机设计软件所设计的电机方案的合理性。关键词：风力发电；永磁发电机；电磁场；有限元II兆瓦级永磁风力同步发电机的研究与设计AbstractWiththeincreasingofworldpopulationanddeterioratingoftheenergyresourceproblem,allcountriescometorealizei

4、mportanceandurgencyofimploringnewsourcesofenergy.Windpowergeneratingisgreatlyfavoredbecauseofitscharacterofnopollutionandinexhaustibility.Nowadays,usingvariablespeedconstantfrequency(vscf)generationtechnologytoimprovetheoutputpowerofwindpowergeneratorisbecomingtheresearchhotspot

5、ofwindpowersystem.Windpowergeneratorisdevelopingtothedirectofhavinghighreliability,lowmaintenanceandcost,highefficiency.MWpermanentmagnetsynchronousgeneratorwithsimplestructure,sogoodventilation,largemomentofinertia,highreliabilityandhighefficiencycanbedroveddirectlybywindpowerm

6、achine.Itcanbeusedinthedirect-drivewindpowergeneration.Inthispaper,theresearchstatusofthewindpowergenerationissummarized.Thestudyhistoryanddevelopingfutureofthewindpowergeneratorareintroduced.Therotormagneticcircuitstructureandworkprincipleofthegeneratorarestudiedindetail,thefun

7、ctioncapabilityofitisanalysiedmainly.AccordingtothecharacteristicoftheMWpermanentmagnetsynchronousgenerator,thepaperstudiesthechoosingofthemaindimensionofthegenerator,electromagneticload,rotormagneticcircuitstructure,magneticmaterialandarmaturewinding.Basedonthecommondesignmetho

8、dofthepermanentmagnetsynchronousgenerator,thepa