基于流体传热理论永磁风力发电机温度场计算

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1、第15卷第9期电机与控制学报Vol.15No.92011年9月ELECTRICMACHINESANDCONTROLSep．2011基于流体传热理论永磁风力发电机温度场计算1211李伟力，袁世鹏，霍菲阳，张奕黄(1．北京交通大学电气工程学院，北京100044;2．哈尔滨理工大学电气与电子工程学院，黑龙江哈尔滨150080)摘要:采用流体传热理论和有限体积法计算自然风冷式兆瓦级永磁同步风力发电机的三维温度场。确定热源及等效导热系数的计算方法，建立三维流体的数学模型;对一台实验样机建立三维流动与传热耦合计算的模型，并通过与实验结果的对比，验

2、证计算方法的合理性。利用相同方法对一台1.5MW永磁同步风力发电机的三维温度场进行计算与分析，在此基础上，根据大功率永磁风力发电机的实际运行特点，计算该发电机额定风速下额定负载运行时的三维温度场分布，并绘制了不同环境温度时电机额定状态下各部分的温度变化图。仿真计算在不同风速下发电机的温度分布。关键词:永磁同步发电机;耦合传热;三维温度场;三维流体场;有限体积法中图分类号:TM315文献标志码:A文章编号:1007－449X(2011)09－0056－07CalculationoftemperaturefieldofPMgenerato

3、rforwindturbinebasedontheoryoffluidheattransfer1211LIWei-li，YUANShi-peng，HUOFei-yang，ZHANGYi-huang(1．SchoolofElectricalEngineering，BeijingJiaotongUniversity，Beijing100044，China;2．CollegeofElectrical＆ElectronicEngineering，HarbinUniversityofScienceandTechnology，Harbin1500

4、80，China)Abstract:Theoryoffluidheattransferand3-Dfinitevolumemethodwereusedtocalculatethetempera-turefieldofmegawattscalepermanentmagnetsynchronousgeneratorforwindturbinewithnaturalventila-tioncooling．Firstly，thecalculationmethodsforheatsourceandtheequivalentheattransfe

5、rcoefficientweregiven;a3-Dfluidmathematicmodelwasestablished．Secondly，themodelofthetestprototypema-chineforfluidandtemperaturecouplinganalysiswasestablished．Comparedwiththeexperimentaldata，thecorrectnessofthecalculationmodelwasverified．The3-Dtemperaturefieldofa1.5MWhalf

6、-directpermanentmagnetsynchronousgeneratorforwindturbinewascalculatedbythesamemethod．Basedontheoperationalfeaturesoflargepowerpermanentmagnetsynchronousgeneratorforwindturbine，the3-Ddistributionoftemperaturefieldwascomputedwhenthegeneratorrunningintheratedwindspeedwitht

7、heratedload．Andthegraphoftemperaturechangewhengeneratorrunningwithratedloadindifferentenvironmenttemperaturewasdrawn．Atlast，thedistributionsoftemperaturewhichgeneratorrunningindifferentwindspeedswerecalculated．Keywords:permanentmagneticsynchronousgenerators;couplingheat

8、transfer;3-Dtemperaturefield;3-Dfluidfield;finitevolumemethod收稿日期:2010－12－29基金项目:黑龙江省科技攻关计划项目(GA09A301);哈尔滨市科技