新型永磁无刷双转子风力发电机的优化与特性研究

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1、分类号：TM614密级：UDC：621.3编号：河北工业大学硕士学位论文新型永磁无刷双转子风力发电机的优化与特性研究论文作者：王星龙学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：控制工程指导教师：王华君职称：教授ThesisSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofControlEngineeringOPTIMIZATIONANDCHARACTERISTICSRESEARCHONTHENEWTYPEOFPERMANENTMAGNETBRUSHLESSDOUBLE-ROTORWINDTURBINEbyWangXi

2、nglongSupervisor:Prof.WangHuajunDecember2014原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校

3、有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：河北工业大学硕士学位论文摘要风能作为一次能源，以其清洁、无污染的优势在全球范围内受到广泛关注。高效、可靠、低成本的风力发电技术成为国内外众多科研机构的研究重点。在众多风力发电技术中，永磁直驱和双馈异步两种技术逐渐成为主流，但均存在着各自的不足。为了解决这个问题，更多的学者开始研究无刷双馈电机，该种电机采用励磁绕组提供励磁电流，兼具了上述两种电机

4、的优势。本文所述新型永磁无刷双转子风力发电机是由级联式无刷双馈电机发展而来，目前仍处在基础研究阶段，有很大的探索空间。本文以某15kW新型永磁无刷双转子风力发电机为研究对象。首先，在详述其结构和工作原理的基础上，绘制了等效电路，建立了数学模型；然后，针对该电机存在的启动困难、定子输出端电压波动等问题，首次提出转子绕组接电容的方法，成功解决了上述问题；文章对该电机的极对数做了深入研究，通过驻波理论得出了极对数的匹配条件；最后阐述了该种电机在海上风电中的应用。本人在新型永磁无刷双转子风力发电机的课题研究过程中，搭建了模拟实验平台，对其工作原理和启动问题进行了系统的实验验证；利用MATLAB

5、/Simulink和Ansoft软件对结论进行了仿真验证。实验和仿真表明，该电机可以在省去变流器的情况下，通过调节主副风轮转速达到变速恒频的目的；转子绕组串联电容的方法有效解决了电机启动困难的问题；合理的极对数配比不仅可以稳定端电压，还可以在保证出力的前提下，减小永磁电机容量、节约成本。关键词：永磁无刷双转子风力发电机，电容，极对数，MATLAB/Simulink，AnsoftI新型永磁无刷双转子风力发电机的优化与特性研究ABSTRACTWindenergy,asakindofprimaryenergy,getsthewideglobalattentionbecauseofitscle

6、anandpollution-freeadvantages.Efficient,reliableandlow-costwindpowergenerationtechnologybecomestheemphasisofmostresearchinstitutionsallovertheworld.Inmanytechnologies,permanentmagnetdirectdrivetechnologyanddoubly-fedasynchronoustechnologygraduallybecomethemainstream,butbothhavetheshortcomingsoft

7、heirown.Inordertosolvethisproblem,moreandmorescholarsbegintopayattentiontothebrushlessdoubly-fedmachine,whichownstheadvantagesoftheabovetwo,andadoptsfieldwindingprovidingfieldcurrent.Thenewkindofpermanent-magnetbrushlessdoub