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《哈尔滨工业大学》 2013年
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锥形永磁同步风力发电机的研究

刘伟亮  
【摘要】:永磁同步发电机具有结构简单、重量轻、可靠性好、效率高等优点,因而在中小型风力发电场合占据了主要地位。然而永磁同步发电机本身固有的齿槽转矩与风力发电机所希望的低速起动特性相矛盾,并且永磁同步发电机励磁调节困难等影响其实际应用的诸多关键技术问题,都需要进一步研究解决。本文提出一种锥形永磁同步风力发电机,通过锥形永磁转子在轴向移动,直接改变气隙长度以调节气隙磁场,从而可以有效地减小齿槽转矩以及实现输出外特性的调节。论文对这种发电机的结构特点、数学模型、磁场分布及其分析方法、性能参数及其影响因素等进行深入研究,为锥形永磁同步风力发电机的设计和应用提供基础。 锥形永磁同步发电机与普通永磁同步发电机结构上的不同之处在于其转子呈锥形,并且锥形永磁转子可以在轴向移动。本文首先阐述了锥形永磁同步发电机的总体结构和工作原理,详细介绍了锥形永磁转子在轴上的运动过程,分析了机械调节器的作用,并对转子铁心结构和永磁体布置方式的选择依据进行了研究。建立了锥形永磁同步发电机的等效磁网络模型和数学模型,探讨了等效磁网络模型中各部分磁导的计算以及数学模型中如永磁体耦合磁链和电感的特点。 其次,本文对比研究了分段二维有限元方法和三维有限元方法对锥形永磁同步发电机磁场分析的适用性,研究计算了梯形截面和平行四边形截面两种永磁体形状下电机的磁场分布。在得到磁场分布的基础上,研究发电机结构参数如锥角、转子的轴向位移等对空载漏磁系数的影响。之后通过实验,研究了转子轴向位移不同时发电机的外特性,并与电机常数接近的圆柱形转子永磁发电机进行了对比分析。通过实验,验证了分析计算结论的正确性。 鉴于交直轴电感参数直接影响锥形永磁同步发电机的工作特性,本文紧接着对锥形永磁同步发电机的交直轴电感参数从计算和实测两个方面进行了研究。首先定性分析了锥形永磁同步发电机的交直轴电感参数及其影响因素,之后基于磁链法计算分析了气隙长度、锥角、转子的轴向位移以及永磁体形状等结构参数对交直轴电感的影响。不考虑交直轴磁路之间的耦合效应时,采用电压积分法,在正弦电压激励下测试了转子轴向位移不同时样机的交直轴电感参数;考虑到交直轴磁路之间的耦合效应时,以含有直流偏移的方波电压激励,在转子轴向位移不同时,测试了存在交(直)轴电流时样机的直(交)轴电感。实测值表明,正弦波激励下的计算值与测试值吻合较好,由于转子振动的影响,方波激励下计算值与测试结果误差稍大。 针对锥形永磁同步发电机转子可以在轴向移动,从而改变气隙磁场的特点,本文最后研究了电机的齿槽转矩与电磁转矩,以及作用于转子的轴向磁拉力。结合具体样机定量分析计算了锥形永磁同步发电机中的转矩和轴向磁拉力与锥角、转子的轴向位移等结构参数以及交直轴电流之间的关系,并对齿槽转矩和电磁转矩进行了实验研究,验证了计算分析结果的正确性。
【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】:2013
【分类号】:TM315

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马小亮;;变速风力发电机组动力驱动系统方案比较[J];变频器世界;2007年04期
2 刘哲民;陈谢杰;陈丽香;王秀和;唐任远;;基于3D-FEM的新型横向磁通永磁电机的研究[J];电工技术学报;2006年05期
3 张岳;王凤翔;周浩;张国卫;;极槽匹配对直驱式永磁风力发电机性能的影响[J];电工技术学报;2009年06期
4 江建中,傅为农;斜槽异步电动机的多截面有限元法分析[J];电工技术学报;1997年05期
5 江建中,傅为农;异步电机电磁场计算的有限元模型综述[J];电工技术杂志;1998年01期
6 刘细平;林鹤云;;风力发电机及风力发电控制技术综述[J];大电机技术;2007年03期
7 杜尚斌;;中小型风力发电及风光互补新能源产业发展历程[J];电源技术应用;2009年03期
8 李德孚;;2010年我国中小型风力发电行业发展报告[J];风能;2011年07期
9 高超;于晓慧;;风力发电机组驱动系统方案对比[J];防爆电机;2009年06期
10 黄德中;磁悬浮轴承研究的现状与发展[J];机床与液压;2003年06期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 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
2 尹华杰;主轴永磁同步电机电磁结构及“弱磁”问题的研究[D];华中理工大学;1994年
3 李春艳;基于变磁阻磁场调节机理的永磁同步电机研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 高景毅;混合式磁悬浮轴承及其控制系统的研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡霞;三相异步电动机空载特性的计算——用有限元法求解[J];安徽教育学院学报;2000年03期
2 王宝兰;巴拉洛夫;潘剑怀;;含各向异性介质的三维不均匀涡流场有限元法计算[J];安徽工学院学报;1988年04期
3 陈其工,王鸣;凸极同步发电机空载电势波形畸变率的计算[J];安徽机电学院学报(自然科学版);1997年01期
4 朱达荣;朱卫国;;低速高扭矩永磁直流电机的设计及参数解析计算[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2006年04期
5 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
6 房建成;孙津济;;一种磁悬浮飞轮用新型永磁偏置径向磁轴承[J];北京航空航天大学学报;2006年11期
7 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
8 朱守军,邓康,屠关镇,魏季和,蒋国昌;感应钢包炉电磁场和工作特性的数值分析[J];北京科技大学学报;1995年S1期
9 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
10 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
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张兰丁;吴征;;风力发电与抽水蓄能匹配的探讨[A];抽水蓄能电站工程建设文集2011[C];2011年
2 刘贤兴;董磊;范文进;孙宇新;;五自由度无轴承异步电机的α阶逆系统解耦控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 张维煜;阮颖;嵇尚华;孙晓东;朱熀秋;;交流混合磁轴承变刚度系数分析与控制系统研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
4 莫显聪;;风力发电之转子侧变换器的研究[A];2011年云南电力技术论坛论文集(入选部分)[C];2011年
5 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
6 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
7 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
8 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
9 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
10 袁建生;李军;左鹏;宋向前;;不同截面形状轨道的电磁炮电流分布特性分析[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 齐歌;双三相永磁同步电动机交互饱和模型与特性研究[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 李奇南;钢板磁悬浮系统控制[D];浙江大学;2010年
6 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
7 张洪阳;永磁风力发电机分布式直流并网变流器的研究与实现[D];沈阳工业大学;2011年
8 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
9 金石;变速恒频无刷双馈风力发电机的直接转矩控制技术研究[D];沈阳工业大学;2011年
10 胡笳;系统扰动条件下同步发电机运行行为的时步有限元研究[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 李鹏;磁悬浮风力发电机转子系统的研究[D];山东科技大学;2010年
3 杨先有;风电机组变桨距实验平台数字物理混合设计及仿真[D];湘潭大学;2010年
4 梁毅峰;高速加工机床电主轴系统关键技术研究[D];合肥工业大学;2010年
5 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
6 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
7 刘超;1000MW级半速汽轮发电机电磁性能分析与计算[D];哈尔滨理工大学;2010年
8 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
9 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
10 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
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马保柱;李华德;胡广大;;基于空间矢量脉宽调制的永磁同步电动机直接磁链控制[J];北京科技大学学报;2008年06期
2 李亚旭;横向磁通电动机拓扑结构初析[J];船电技术;2003年01期
3 戈素贞,曹蒙生;混合磁轴承结构与DSP控制原理[J];轴承;2003年11期
4 蒋启龙;连级三;岳德坤;;一种新型径向磁浮轴承结构设计与磁场计算[J];电讯技术;2007年01期
5 梁振鸿,温旭辉;应用过调制技术扩展永磁同步电机运行区域[J];电工电能新技术;2003年01期
6 程明,周鹗,蒋全;双凸极变速永磁电机的静态特性[J];电工技术学报;1999年05期
7 任雷,崔芮华,王宗培,程智;永磁同步电机绕组电感的饱和效应[J];电工技术学报;2000年01期
8 贺益康,严岚;永磁无刷直流电机稳态特性的状态空间分析[J];电工技术学报;2002年01期
9 孙强,程明,周鹗,胡敏强;双凸极永磁电动机转矩脉动分析[J];电工技术学报;2002年05期
10 王莉,宋晓峰,孟小利,严仰光;用支持矢量机建立电励磁双凸极发电机的非线性模型[J];电工技术学报;2004年09期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 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 姚海;永磁轴承力学特性的研究[D];浙江工业大学;2004年
4 李德斌;磁悬浮轴承数字控制器的研究[D];山东科技大学;2004年
5 谢若初;直接驱动式永磁风力发电机设计研究[D];沈阳工业大学;2005年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 崔芮华,程智,王宗培;永磁同步电机绕组非线性电感的测量[J];微电机;1998年06期
2 贾旭巍,魏华,安连生;永磁同步伺服电动机绕组电感测量方法[J];微电机;2005年02期
3 陈荣,严仰光;交流永磁伺服系统控制策略研究[J];电机与控制学报;2004年03期
4 张亚刚,吴文,朱昌明;电梯用无齿轮永磁同步曳引机测试系统设计[J];天津职业技术师范学院学报;2004年03期
5 金振荣 ,周爱民;崛起的交流伺服电机及其系统[J];中国机械工程;1989年02期
6 潘康生;参数变化对永磁同步电动机起动的影响[J];安庆师范学院学报(自然科学版);1996年03期
7 姜淑忠;交流伺服运动系统的开发[J];中小型电机;2005年01期
8 ;KDS永磁同步无齿轮曳引机首家获得欧盟CE认证[J];电梯工业;2007年04期
9 王立名;曹卉;周封;;用于往复式抽油泵的永磁直线同步电机控制系统设计[J];电子元器件应用;2008年02期
10 高波,沈靖,王贵;永磁交流伺服技术──第一讲 永磁同步电动机控制基本原理[J];微电机;1996年01期
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1 高殿荣;张大杰;温茂森;刘金慧;;永磁同步驱动轴向柱塞液压电机泵电磁场研究[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年
2 孙子文;杨国超;纪志成;;永磁同步电机控制系统仿真建模研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 王争光;金建勋;郭有光;詹跃东;朱建国;;基于SVPWM的永磁同步电机控制系统模型仿真[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 刘香霞;沈艳霞;潘庭龙;万红淑;;基于LPV的直驱式永磁同步风电系统控制器设计[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
5 张彦宁;康龙云;曹秉刚;;自抗扰控制用于永磁同步风力发电机组转速控制[A];2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集[C];2008年
6 熊万里;;高速精密永磁同步电主轴的研究进展及发展趋势[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
7 焦振永;孙占山;薛洪才;李冰;;风力发电机机壳制造工艺改进(摘要)[A];2010全国机电企业工艺年会《上海电气杯》征文论文集[C];2010年
8 侯书红;张新燕;;利用面向方框图的仿真方法对风力发电机进行仿真[A];'2000系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2000年
9 李长有;程晓琦;;基于单片机的风力发电机转速检测装置设计[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
10 刘学忠;钟力生;;兆瓦级风力发电机绝缘的重复脉冲电老化寿命评定方法[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
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1 记者 李学华;南非发明新型垂直轴风力发电机[N];科技日报;2009年
2 记者 赵国清;沈阳造出国内首台3.0兆瓦风力发电机[N];沈阳日报;2009年
3 本报记者 杨期仁 通讯员 赵子征 李理纯;湘机一风力发电机新产品通过省级鉴定[N];湘潭日报;2009年
4 通讯员 楮宁;沈阳造出国内首台3.0兆瓦风力发电机[N];中国技术市场报;2009年
5 记者 罗佳旻;“菲仕”风力发电机填补多项国内空白[N];宁波日报;2010年
6 美国专利律师 薛之扬;风力发电机巨头专利官司愈演愈烈[N];科技日报;2010年
7 娜姿;全省首台2MW双馈风力发电机在宜下线[N];宜兴日报;2011年
8 CNE记者 霍丽文;提高双馈风力发电机准入标准[N];中国电力报;2011年
9 江苏 马鹏飞;风力发电机工作原理及选购[N];电子报;2002年
10 本报通讯员 薛瑞平 郭春宝;守护“风电之都”[N];中国气象报;2011年
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1 刘伟亮;锥形永磁同步风力发电机的研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
2 任丽娜;永磁同步风力发电机的最佳功率跟踪控制策略研究[D];燕山大学;2012年
3 肖如晶;双转子永磁同步风力发电机控制系统的研究[D];华南理工大学;2011年
4 孟超;双三相永磁同步电机驱动系统的研究[D];湖南大学;2012年
5 胡雪松;直驱永磁同步风力发电系统功率平滑策略的研究与控制系统设计[D];重庆大学;2010年
6 金宁治;混合动力汽车永磁同步电机电流滑模控制的研究[D];哈尔滨理工大学;2012年
7 庄凯;直驱永磁同步风电机组并网变换器关键技术研究[D];重庆大学;2012年
8 范晓旭;变速恒频风力发电机组建模、仿真及其协调优化控制[D];华北电力大学(北京);2010年
9 王慧敏;双馈风力发电机积分滑模励磁控制与混合粒子群优化设计[D];天津大学;2010年
10 周志刚;随机风作用下风力发电机齿轮传动系统动力学及动态可靠性研究[D];重庆大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王俊成;1.5MW半直驱永磁同步风力发电机设计及关键技术研究[D];山东大学;2010年
2 李治琴;直驱永磁同步风力发电机变桨控制仿真研究[D];西南大学;2010年
3 王文博;直驱式外转子永磁同步风力发电机及计算机辅助设计[D];广东工业大学;2011年
4 高钰阁;对转双转子永磁同步风力发电机的设计与分析[D];沈阳工业大学;2010年
5 李午言;风电机组仿真系统模型的研究与开发[D];华北电力大学(北京);2011年
6 何山;兆瓦级永磁同步风力发电机的电磁场分析[D];新疆大学;2005年
7 袁佩娥;直驱式永磁同步风力发电机变流装置的控制策略研究[D];北方工业大学;2010年
8 刘星;直驱式永磁同步风力发电机无位置/速度传感器矢量控制研究[D];中国石油大学;2010年
9 肖捷强;10kW变速定桨距风力发电机最大功率跟踪控制[D];北方工业大学;2013年
10 赵惠超;永磁同步风力发电机无机械传感器最大功率跟踪方法研究[D];天津大学;2012年
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