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《哈尔滨工业大学》 2011年
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永磁—感应子式混合励磁发电机电磁场计算及运行特性分析

付兴贺  
【摘要】:永磁发电机具有结构简单、运行可靠、无励磁损耗等优点,但输出电压随负载或转速的波动较大的不足限制了它的进一步应用。混合励磁发电机兼顾了永磁发电机体积小、效率高的特点,又具有电励磁发电机输出电压可调的特性,近年来发展较快。永磁-感应子式混合励磁发电机的结构简单、永磁磁路与电励磁磁路相互独立、无电刷和滑环装置,该电机具有较好的应用前景。但是,永磁-感应子式混合励磁发电机的磁路结构复杂,电机的设计和计算有其特殊性,目前对该电机的研究较少,还没有形成体系。本文以永磁-感应子式混合励磁发电机为对象,对该电机的电磁场计算、电感参数计算与分析、运行特性分析、损耗及温度场计算与分析等问题进行了深入的研究。 分别采用二维和三维有限元法对发电机永磁部分和感应子部分的电磁场进行了计算,揭示了两部分磁场的分布规律。针对三维电磁场计算量大的问题,建立了感应子部分的二维等效模型,分析了转子齿槽尺寸对气隙磁场的影响。研究结果表明,通过对电机转子齿槽形状的优化,可以改善感应子部分的气隙磁密波形,有效提高发电机的电压调节范围。采用三维有限元法对发电机永磁部分和感应子部分的磁场耦合进行了计算与分析,研究指出两部分间的磁路耦合很小,可以将两部分分开进行分析与计算。 采用有限元法计算了发电机的绕组电感,分析了绕组电流、励磁电流及电机结构参数对绕组电感的影响。研究结果表明,在一个电周期内,当绕组电流较小时,发电机的绕组自感呈2次波动;当绕组电流较大时,绕组自感呈1次波动。当励磁电流为零以及励磁电流起增磁作用时,发电机的绕组自感与普通表贴式永磁电机的绕组电感变化规律基本一致;当励磁电流起去磁作用时,随着绕组电流的增加,发电机的绕组自感随着转子位置波动的幅度减小。基于绕组电感的计算,建立了考虑绕组电感时变的发电机外特性的电路仿真计算模型,计算了不同运行状态下发电机的外特性。计算与实验结果表明,该方法既可以显著地缩短仿真计算时间,又可以有效地提高发电机外特性的计算精度。分析了发电机感应子部分轴向长度对发电机外特性的影响,得出了发电机感应子部分轴向长度的最优值,为发电机外特性的改善提供了指导。 计算并分析了发电机的损耗。在发电机感应子部分的铁心损耗计算中,考虑了直流偏磁对电机感应子部分铁心损耗的影响。分别计算了发电机带整流负载和三相对称负载时的绕组铜耗,计算结果表明,输出功率相同时,带整流负载时的铜耗大于带三相对称负载时的铜耗。对发电机转子的涡流损耗进行了有限元计算,分析了涡流损耗的影响因素。采用解析方法和流体场有限元法计算了发电机转子的摩擦损耗,计算结果表明开槽后转子的摩擦损耗大幅增加。实验验证了损耗计算结果的正确性。 采用三维有限元法对发电机的温度场进行了计算,分析了励磁电流、电机转速以及负载类型对电机温度场的影响。研究结果表明,电机结构的特殊性导致发电机的温度场沿轴向方向的变化梯度较大,带整流负载时发电机的稳定温升高于带三相对称负载时的情况。样机的温升实验验证了发电机温度场计算结果的正确性。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TM341

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张志刚;任光法;;复合励磁同步发电机的Matlab建模与仿真[J];船电技术;2005年06期
2 张宏杰,唐任远,励庆孚;混合励磁永磁同步发电机的原理与设计[J];电工电能新技术;2002年01期
3 吴义勇;孙旭东;柴建云;;永磁磁阻发电机的电压控制[J];电工电能新技术;2006年04期
4 王群京,李国丽,马飞,姜卫东;具有永磁励磁的混合式爪极发电机空载磁场分析和电感计算[J];电工技术学报;2002年05期
5 王群京;倪有源;张学;李争;;基于三维等效磁网络法计算混合励磁爪极发电机负载特性[J];电工技术学报;2006年06期
6 朱孝勇;程明;赵文祥;张建忠;花为;;混合励磁电机技术综述与发展展望[J];电工技术学报;2008年01期
7 赵朝会;;串联磁路混合励磁爪极发电机的结构设计和特性[J];电工技术学报;2009年05期
8 郭满生;梅桂华;刘东升;刘艳村;程志光;张喜乐;;直流偏磁条件下电力变压器铁心B-H曲线及非对称励磁电流[J];电工技术学报;2009年05期
9 郭满生;梅桂华;张喜乐;刘东升;刘艳村;程志光;;直流偏磁条件下单相三柱电力变压器的损耗计算[J];电工技术学报;2010年07期
10 徐永明,孟大伟,李国辉;潜油电机机械损耗的分析与计算[J];电机与控制学报;2004年04期
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 窦一平;组合励磁稀土永磁同步发电机的设计研究[D];南京航空航天大学;2002年
2 姚缨英;大型电力变压器直流偏磁现象的研究[D];沈阳工业大学;2000年
3 温志伟;基于数值分析的大型同步电机内温度场的研究[D];中国科学院研究生院(电工研究所);2006年
4 吴新振;带整流负载双绕组多相高速异步发电机系统的研究[D];清华大学;2006年
5 秦海鸿;混合励磁双凸极电机基本性能研究[D];南京航空航天大学;2006年
6 徐永明;潜油电机机械损耗及隔磁段电磁参数计算分析[D];哈尔滨理工大学;2008年
7 赵朝会;并列结构混合励磁同步发电机的研究[D];南京航空航天大学;2008年
8 周凤争;高速永磁无刷直流电机转子涡流损耗的研究[D];浙江大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘慧娟,张奕黄;磁悬浮列车中直线发电机电枢绕组电阻和电感的计算[J];北方交通大学学报;2003年04期
2 武志勇;郭宏;吕振华;钱浩;;基于遗传算法的双余度无刷直流电机优化设计[J];北京航空航天大学学报;2011年12期
3 赵秋娣;;JQB2起动器配用自耦变压器各线段电流的一种新算法[J];北京理工大学学报;2009年06期
4 赵秋娣;姜淑荣;杨晓慧;;JQB_2型系列电机起动控制器设计[J];北京理工大学学报;2010年12期
5 万伟悦;严仰光;孟小利;;基于分布式发电的单相双凸极直流发电机原理和时步有限元分析[J];大功率变流技术;2010年06期
6 万伟悦;孟小利;严仰光;;QF18D航空双凸极起动/发电机关键特性研究[J];大功率变流技术;2011年01期
7 万伟悦;严仰光;陈志辉;孟小利;;复合磁路三相定子混合励磁双凸极直流发电机及其时步有限元分析[J];大功率变流技术;2011年03期
8 何思源;符敏利;杨金霞;;定子斜槽对永磁电机轴承的影响[J];大功率变流技术;2012年02期
9 杨金霞;元约平;王健;何思源;;永磁同步牵引电动机温度场仿真分析[J];大功率变流技术;2012年03期
10 何思源;;全封闭永磁同步牵引电动机冷却系统设计[J];大功率变流技术;2012年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王晓远;王平欣;;永磁同步电机气隙长度对电抗参数影响的研究[A];第十一届全国永磁电机学术交流会论文集[C];2011年
2 乔东伟;王秀和;;新型混合励磁无刷爪极电机磁场调节特性的三维有限元分析[A];第十一届全国永磁电机学术交流会论文集[C];2011年
3 高俊;安忠良;孙晓明;;直驱式永磁风力发电机转子结构优化[A];第十一届全国永磁电机学术交流会论文集[C];2011年
4 陈中科;陈丽香;唐任远;;永磁无刷直流电动机的噪声振动分析[A];第十一届全国永磁电机学术交流会论文集[C];2011年
5 徐福增;沈启平;韩雪岩;唐任远;;电动汽车用永磁同步电机铁耗分析[A];第十一届全国永磁电机学术交流会论文集[C];2011年
6 刘琳琳;戈宝军;张志强;;变频电动机转子三维温度场计算及槽形影响分析[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
7 覃新川;文宏刚;陆凌啸;;电机散热计算方法探讨[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
8 罗应立;张健;卢伟甫;付媛;;永磁电动机动态特性及抗退磁能力有限元分析与实验研究[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
9 陈文卿;沈九兵;吴华根;邢子文;;部分负荷下螺杆压缩机电机内流动与换热研究[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
10 邰永;刘赵淼;;小型异步电机机壳表面的通风计算[A];北京力学会第15届学术年会论文摘要集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 雷金;洛仑兹平面电机的结构动态特性研究[D];华中科技大学;2010年
2 杨通;高速大推力直线感应电机的电磁理论与设计研究[D];华中科技大学;2010年
3 吕艳玲;超高压发电机失磁过程的研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
4 王道涵;新型磁通切换型磁阻电机系统的分析、设计与控制研究[D];山东大学;2010年
5 邢军强;高速永磁电机转子损耗及通风散热研究[D];沈阳工业大学;2011年
6 安忠良;模块式变速恒压混合励磁风力发电机设计研究[D];沈阳工业大学;2011年
7 赵国新;变频电源供电永磁同步电动机几个关键技术研究[D];沈阳工业大学;2011年
8 赵小军;基于谐波平衡有限元法的变压器直流偏磁特性研究[D];华北电力大学(北京);2011年
9 赵海森;超高效异步电机损耗模型及降耗措施研究[D];华北电力大学(北京);2011年
10 李泓志;直流接地极接地性能及入地电流对变压器影响的研究[D];华北电力大学(北京);2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张志华;弧形直线电机伸缩门及其控制研究[D];河南理工大学;2010年
2 张汉允;永磁同步电机设计与特性分析[D];河南理工大学;2010年
3 李纯清;新型无刷绕线异步电动机的研究[D];湖南工业大学;2010年
4 李华;螺杆泵驱动用永磁同步电动机的设计研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
5 陈晶;高效高压异步电动机铁心损耗和附加损耗的分析计算[D];哈尔滨理工大学;2010年
6 郝福刚;1000MW水轮发电机端部电磁场及结构件损耗分析计算[D];哈尔滨理工大学;2010年
7 祝令帅;1.5MW永磁半直驱风力发电机电磁场与温度场的计算与分析[D];哈尔滨理工大学;2010年
8 孙宏丽;同步发电机对称和不对称工况多物理场的计算与分析[D];哈尔滨理工大学;2010年
9 董传友;兆瓦级能量变换器电磁设计过程研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
10 陈增芬;考虑饱和时1000MW水轮发电运行特性分析[D];哈尔滨理工大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王群京;高效节能稀土永磁电机[J];安徽科技;1997年03期
2 符敏利;;电动汽车用永磁同步牵引电动机设计[J];变流技术与电力牵引;2007年05期
3 王祥珩;徐伯雄;;变压器的偏磁问题[J];变压器;1992年08期
4 朱东柏,刘文里;SS-GIC对大型电力变压器的影响[J];变压器;1996年08期
5 朱盛鼎;三相五柱式铁心磁通的计算[J];变压器;1997年01期
6 符杨,蓝之达,陈珩;计及铁心动态磁化特性的三相变压器励磁涌流的仿真研究[J];变压器;1997年09期
7 胡毅,李景录;直流接地极电流对中性点接地变压器的影响[J];变压器;1999年01期
8 钱志刚 ,李亚旭;美国海军用的综合电力系统[J];船电技术;1999年03期
9 黄友朋;北约对全电力推进战舰的研究[J];船电技术;2000年05期
10 曾祥铭;;永磁推进电机的电枢反应与应对措施[J];船电技术;2005年06期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 窦一平;组合励磁稀土永磁同步发电机的设计研究[D];南京航空航天大学;2002年
2 孙宇光;同步发电机定子绕组内部故障的暂态仿真和保护分析[D];清华大学;2003年
3 阮琳;大型水轮发电机蒸发内冷系统的基础理论研究及自循环系统的仿真计算[D];中国科学院研究生院(电工研究所);2004年
4 蔡静;蒸发冷却电机空心导线内气液两相流动摩擦阻力的研究[D];中国科学院研究生院(电工研究所);2005年
5 胡勤丰;永磁式双凸极电机稳态特性研究[D];南京航空航天大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 王川云;双凸极无刷直流起动发电系统起动控制的研究与实现[D];南京航空航天大学;2002年
2 相蓉;基于DSP的电励磁双凸极电机调速系统数字控制技术研究[D];南京航空航天大学;2003年
3 阎洪峰;卧式蒸发冷却电机楔形气隙内流体流动和传热问题的研究[D];中国科学院研究生院(电工研究所);2003年
4 任光法;复合励磁同步发电机励磁控制系统的研究与设计[D];湖南大学;2005年
5 王惠军;混合励磁永磁同步发电机的设计研究[D];沈阳工业大学;2006年
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中国期刊全文数据库 前10条
1 严惠忠;FMEA在小功率永磁直流电动机上的应用[J];电机技术;1999年03期
2 宛剑业,高印寒;永磁振动钻削装置[J];机械工程师;2000年05期
3 薛迎成,潘俊民,潘志扬;基于DSP永磁无刷直流电动机位置伺服系统[J];仪表技术与传感器;2001年07期
4 高明玲,张学义,姜殿波;农用车永磁直流发电机的电子稳压研究[J];电工技术杂志;2002年10期
5 徐奎;高性能永磁铁氧体工艺技术探讨及在125型起动电机中的应用[J];摩托车技术;1997年02期
6 杜钦君,康保江;飞轮式永磁恒压发电机[J];农机化研究;2001年03期
7 张学义,高明玲,康保江,耿松亮,史立伟,白颖;农用车用离心式永磁直流发电机的设计开发[J];农业工程学报;2002年06期
8 史立伟,张学义,耿松亮,王亚林,李爱军,李贤温;具有开发前途的车用永磁发电机[J];农机化研究;2004年02期
9 李钟明,陈法善;稀土永磁电机[J];航空科学技术;1996年02期
10 刘晓东,赵衡兵,陈永校,杨芳春;轴向磁场永磁同步电动机电感参数的计算[J];微电机;1999年06期
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1 王维强;;浅谈永磁核磁共振的设备管理[A];2010中华医学会影像技术分会第十八次全国学术大会论文集[C];2010年
2 朱通;朱熀秋;孙永波;郝晓红;;无轴承永磁薄片电机试验平台及驱动系统设计[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 章跃进;李春江;屠关镇;江建中;;直驱式永磁电机气隙主磁场解析数值分析[A];第十五届中国小电机技术研讨会论文摘要集[C];2010年
4 杨国良;陈媛媛;;双PWM控制永磁直驱风力发电系统并网研究[A];第十六届中国小电机技术研讨会论文摘要集[C];2011年
5 包尚联;尤剑颖;周堃;张宏杰;俎中良;俞燕明;史凯宁;王达;刘泽民;高嵩;肖桂平;;北京大学0.5T永磁MRI系统及相关技术的研究进展[A];中国仪器仪表学会医疗仪器分会第四次全国会员代表大会暨2009年学术年会论文集[C];2009年
6 宋执中;于金祥;彭士香;钱锋;徐蓉;袁忠喜;郭之虞;;永磁微波离子源和RFQ用低能注入器进展[A];2006全国荷电粒子源、粒子束学术会议论文集[C];2006年
7 宋执中;于金祥;郭之虞;明建川;袁忠喜;彭士香;王忠义;;永磁微波离子源[A];2004全国荷电粒子源、粒子束学术会议论文集[C];2004年
8 漆鹏程;杨龙;范建良;何雅玲;;永磁直流无刷无传感器制冷压缩机的研发[A];中国制冷学会2009年学术年会论文集[C];2009年
9 陈菊芳;孙光飞;杨国斌;;纳米复合Fe_3B/R_2Fe_(14)B永磁的研究[A];第二届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1995年
10 赵韩;杨志轶;王勇;;飞轮储能磁轴承系统动力学模型与控制系统设计[A];第十三届全国机构学学术研讨会论文集[C];2002年
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1 记者 郭成林;湘电股份5兆瓦直驱永磁风电运行[N];上海证券报;2011年
2 本报记者 原腊苗;小小永磁棒打造大产业[N];长治日报;2011年
3 周宝奇 赵兴明;开鲁湘电产业园直驱永磁风机项目近期将开工生产[N];通辽日报;2011年
4 CNE记者 张磊;稀土价格大涨 永磁直驱风机成本压力骤升[N];中国电力报;2011年
5 记者 吉文;吉林永大集团举办多场路演 永磁开关领域优势受关注[N];上海证券报;2011年
6 CNE记者 王玮玲;扩大永磁技术在行业内广泛应用[N];中国电力报;2011年
7 记者 冬北 胡义伟;永大集团、亚玛顿今起招股[N];上海证券报;2011年
8 通讯员 兴科;“1.5MW直驱永磁风电机组产业化关键技术开发”通过验收[N];新疆科技报(汉);2010年
9 李洁;金风永磁直驱风机获低电压穿越认证[N];国家电网报;2010年
10 胡圣海;我研制成功2兆瓦级永磁直驱风力发电变流器[N];科技日报;2010年
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1 付兴贺;永磁—感应子式混合励磁发电机电磁场计算及运行特性分析[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 何鹄环;永磁有刷直流电动机电磁振动与噪声的分析[D];上海交通大学;2012年
3 汪昱;永磁开关磁链电机结构与控制的研究[D];浙江大学;2012年
4 王少威;永磁交流伺服系统速度检测与控制研究[D];华中科技大学;2012年
5 曾理湛;永磁同步直线电机复杂机电耦合系统分析与控制方法[D];华中科技大学;2011年
6 于雅莉;储能飞轮动发一体机电磁关键问题及温度场的研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
7 朱学军;永磁行星齿轮传动系统动力学研究[D];燕山大学;2012年
8 田艳丰;永磁直线同步电动机鲁棒控制策略研究[D];沈阳工业大学;2010年
9 洪俊杰;绕组分段永磁直线同步电机电流预测控制的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 董婷;直接驱动数控转台永磁环形力矩电机及其控制策略的研究[D];沈阳工业大学;2010年
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1 王宇;永磁直驱风力发电系统的控制研究[D];太原理工大学;2010年
2 路国杰;永磁直驱风力发电系统最大功率跟踪控制技术研究[D];北方工业大学;2012年
3 张晓晨;永磁容错电机结构设计与仿真[D];大连海事大学;2012年
4 黄津;永磁直驱风力发电机无速度传感器控制[D];北京交通大学;2012年
5 徐亚超;无轴承永磁薄片电机有限元分析及控制技术[D];江苏大学;2010年
6 袁世鹏;兆瓦级永磁半直驱风力发电机电磁与传热的数值计算[D];哈尔滨理工大学;2011年
7 卢进;新型海浪永磁直线同步发电机及其系统的研究[D];沈阳工业大学;2012年
8 崔国祥;永磁直驱风力发电系统变流控制技术的研究[D];广东工业大学;2012年
9 刘东星;三相永磁容错电机直接转矩控制技术的实现[D];大连海事大学;2012年
10 梁亮;无位置传感器永磁同步电动机调速研究[D];吉林大学;2010年
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