大容量笼型异步风力发电机多物理场分析

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1、大容量笼型异步风力发电机多物理场分析Multi-PhysicalFieldAnalysisofHigh-CapacitySquirrelCageAsynchronousWindPowerGenerator工程领域：电气工程作者姓名：刘培帅指导教师：陈益广教授企业导师：吴越高级工程师天津大学电气自动化与信息工程学院二〇一七年十一月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我

2、一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（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：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要摘要笼型异步风力发电机具有结构简单紧凑、可靠性高的优点，安装维护较为简便，且能够满足海上

3、风电场潮湿及盐雾等严苛环境条件，在海上大容量风力发电系统中得到了较为广泛的应用。论文以4.25MW笼型异步风力发电机为研究对象，进行了大容量笼型异步风力发电机电磁场分析，结合流体力学与传热学基本原理，进行了电机流体场与温度场分析。首先，结合4.25MW笼型异步风力发电机的铁心结构及绕组形式，进行了电机电磁分析及损耗分析，并建立了电机二维有限元模型，在ANSYSMaxwell电磁有限元分析软件中进行了电机电磁场仿真计算，得到了电机损耗数据。然后，依据电机通风散热系统结构，建立了电机风路网络模型，并基于风路网络模型分析了笼型异步风力发电机不同转子结构对电机流体

4、场的影响。建立了电机三维流体模型，在流体分析软件中进行了电机三维流体场仿真计算，得到了电机通风系统的流量及压强等参数的分布状况，作为电机温度场分析中模型参数及边界条件。最后，根据电机结构特点，分别建立了电机空气入口一侧绕组端部、电机铁心范围内区域、电机空气出口一侧绕组端部以及列管式热交换器的三维流固耦合模型，进行了电机温度场仿真计算，并分析了不同条件下电机的温度场，总结了电机内部传热规律。关键词：大容量笼型异步风力发电机；电磁场；流体场；温度场；风路网络；流固耦合IABSTRACTABSTRACTThesquirrelcageasynchronouswin

5、dgeneratorhastheadvantagesofsimplestructure,compactstructure,highreliabilityandeasyinstallationandmaintenance.Itcanmeettheharshenvironmentconditionssuchashumidityandsaltfoginoffshorewindfarm,andhasbeenwidelyusedinoffshorehigh-capacitywindpowergenerationsystem.Takingthe4.25MWsquirr

6、elcageasynchronouswindgeneratorastheresearchobject,electromagneticfieldanalysisoflargecapacitysquirrelcageinductionwindgeneratorwascarriedout,andthefluidfieldandtemperaturefieldofthemotorwereanalyzedcombinedwiththebasicprinciplesoffluidmechanicsandheattransfer.Firstly,combinedwith

7、thecorestructureandwindingformof4.25MWsquirrelcageasynchronouswindgenerator,theelectromagneticandlossofthemotorareanalyzed.The2DfiniteelementmodelofthemotorwasestablishedintheANSYSMaxwellelectromagneticfiniteelementanalysissoftware.Theelectromagneticfieldsimulationofthemotorwascar

8、riedout,andthemotorlossdatawereob