兆瓦级径向通风发电机内流热特性分析

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1、国内图书分类号：TM351工程硕士学位论文兆瓦级径向通风发电机内流热特性分析硕士研究生：赵杨导师：丁树业申请学位级别：工程硕士学科、专业：电气工程所在单位：电气与电子工程学院答辩日期：2015年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：TM351DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringAnalysisofFluidandThermalCharacteristicsforMegawattGeneratorwithRadialVentilationCandidate:Z

2、haoYangSupervisor:DingShuyeAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality:ElectricEngineeringDateofOralExamination:March,2015University:HarbinUniversityofScienceandTechnology兆瓦级径向通风电机内流热特性分析摘要随着风力发电及其相关技术的发展，以及市场对风力发电效率的追求，风力发电机组的容量越来越大。随着电机容量的增加，电机在运行过程中的很多问题逐

3、渐凸显，电机中的温升就是其中比较突出且不可忽视的问题。然而近年来针对双馈风力发电机的研究主要集中在双馈技术更新、双馈控制策略及其并网运行方面，对双馈风力发电机内部的流体流动情况及温度分布情况的研究较少，尤其缺少对大功率双馈电机内流热性能分析的研究。因此，对本台5MW双馈风力发电机内的流热特性进行分析具有重要的工程实际意义。为了明确具有径向通风结构的兆瓦级风力发电机内部的流热性能特征。本文以5MW大型双馈风力发电机为例，根据发电机运行原理以及电机的通风结构特征，在一定的基本假设基础上，建立了流体场的数值研究模型，应用有限体积法，对发电

4、机轴向及周向1/2区域内的流体流动特性进行计算及分析。并对影响发电机内部流体流动特性的敏感性因素进行了分析，如自然风速干扰而造成的转子转速波动以及具有自力性风扇特征的转子通风槽钢的结构形态对电机内部流体场的影响关系。而后，在流体场计算所得流体流动状态及数据的基础上，根据电机的发热特点，建立电机周向1/6区域的计算模型，应用流热耦合的研究方法对其进行数值计算。得到额定工况下电机内的温度分布特征，确定了电机内最高温升的位置，并分析了定转子绕组、绝缘及铁心的温升变化规律，同时分析了绝缘材料和定子铜耗对温升分布的影响规律。最后，分析了流体流

5、动形态变化对电机内温升的影响规律，即转速及入口风速改变时电机总体及局部温升的变化规律。本文的研究可为更大容量的该类型风力发电机的通风结构设计及优化提供一定的理论基础。关键词双馈风力发电机；径向通风结构；流体场；温度场IAnalysisofFluidandThermalCharacteristicsforMegawattGeneratorwithRadialVentilationAbstractRecently,thewindpowergenerationandrelatedtechnologieshavebeendeveloping

6、rapidlyaswellasthemarketdemandsonefficiencyduringthepowerproductionincreasingly.Astheresult,windgeneratorswithlargerelectromagneticcapacityhavebeenintroduced.Simultaneously,relativeproblemsemergegraduallyduringtheprocess,especiallythefeveringenerator.Whereas,previousre

7、searchesmostlyconcentratedondoublefedtechnique,doublefedcontrolstrategyanditseffectiveconnectionwiththepowersystemwhilefluidandthermaldistributionindoublyfedwindpowergenerators,especiallylargeelectromagneticcapablegenerators,werejustinvolvedinafewofstudies.Therefore,an

8、alysisofthefluidandthermalcharacteristicsinthis5MWdoublyfedwindpowergeneratorwouldbenecessaryandmeaningful.Inordertop