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永磁风力发电机风冷结构设计与分析

电工技术学报 2019年第5期34卷 946-953页

作者：朱高嘉刘晓明李龙女高圣伟佟文明天津工业大学电工电能新技术天津市重点实验室天津300387 天津工业大学机械工程学院天津300387 沈阳工业大学国家稀土永磁电机工程技术研究中心沈阳110870

随着永磁风力发电机单机容量的不断增大和电磁负荷的不断提高,其冷却结构的合理设计已成为发电机研发过程中的重点与难点。以一台1.65MW强迫风冷直驱永磁风力发电机为例,基于计算流体力学和传热学理论,建立发电机全域三维流动与传热耦... 详细信息

随着永磁风力发电机单机容量的不断增大和电磁负荷的不断提高,其冷却结构的合理设计已成为发电机研发过程中的重点与难点。以一台1.65MW强迫风冷直驱永磁风力发电机为例,基于计算流体力学和传热学理论,建立发电机全域三维流动与传热耦合模型,应用有限体积法数值分析发电机内的流动和温升分布状态。针对强迫风冷结构需要外接风机而占用系统空间大、清洁维护难度高的问题,提出一种由转子辐板支架作为离心式风扇驱动冷却风的全封闭式自循环风冷系统。通过不同冷却结构尺寸下散热性能的对比研究,给出了较适宜的发电机冷却结构方案,对提高大型永磁风力发电机的运行可靠性具有一定的参考意义。

关键词：永磁风力发电机通风结构温度场流体场

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永磁风力发电机三维温度场计算及分析

电工技术学报 2013年第3期28卷 122-126页

作者：胡田唐任远李岩安忠良佟文明沈阳工业大学国家稀土永磁电机工程技术研究中心沈阳110870

为判断永磁风力发电机定子绕组及永磁体运行时的稳定性,准确计算电机内的温度场非常重要,以一台100kW,100r/min的径向磁通永磁同步风力发电机为例,采用三维有限元法对发电机的温度场进行计算,并分析在计算中某些关键因素对温度场计算结... 详细信息

为判断永磁风力发电机定子绕组及永磁体运行时的稳定性,准确计算电机内的温度场非常重要,以一台100kW,100r/min的径向磁通永磁同步风力发电机为例,采用三维有限元法对发电机的温度场进行计算,并分析在计算中某些关键因素对温度场计算结果的影响。通过对计算结果与实验数据的比较分析,验证了计算方法的正确性;得出了一些有意义的结论,可为永磁同步风力发电机的设计提供参考。

关键词：永磁风力发电机损耗温度场有限元

永磁风力发电机分布式直流并网动态电压解耦补偿控制

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电机与控制学报 2011年第5期15卷 1-6页

作者：唐任远张洪阳张志锋朱建光沈阳工业大学国家稀土永磁电机工程技术研究中心辽宁沈阳110870

针对永磁(同步)风力发电机分布式直流并网的要求,提出并研究了一种基于机侧电压动态解耦补偿的且具有宽运行范围的分布式直流并网控制策略。分析了永磁风力发电机励磁分量控制原则,进而为电机的高性能运行提供依据。基于同步旋转坐标系... 详细信息

针对永磁(同步)风力发电机分布式直流并网的要求,提出并研究了一种基于机侧电压动态解耦补偿的且具有宽运行范围的分布式直流并网控制策略。分析了永磁风力发电机励磁分量控制原则,进而为电机的高性能运行提供依据。基于同步旋转坐标系把宽范围运行下系统所有的交叉耦合项和电压波动等原因造成的系统扰动统一定义为一个新的变量扰动,然后对控制系统进行补偿。采用辅助支撑电容的直流斩波电路进一步实现不同直流电压等级的匹配,最终实现永磁风力发电机的变速恒压控制。通过仿真和实验验证了控制策略的可行性和有效性。

关键词：永磁风力发电机分布式直流并网电压动态解耦高性能运行变速恒压

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永磁风力发电机流体流动及传热性能数值研究

电机与控制学报 2012年第8期16卷 74-80页

作者：丁树业孙兆琼苗立杰徐殿国哈尔滨理工大学电气与电子工程学院黑龙江哈尔滨150080 哈尔滨电站设备集团公司黑龙江哈尔滨150040 哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江哈尔滨150001 中国电子科技集团公司第21研究所上海200233

随着风力发电机容量增加,电磁负荷不断增加,发电机温升计算以及冷却介质流动分析的重要性不容忽视。针对发电机内部温升分布不均、流体流动复杂的问题,以计算流体力学(CFD)和传热学为理论基础,根据2.5 MW永磁风力发电机通风系统结构和... 详细信息

随着风力发电机容量增加,电磁负荷不断增加,发电机温升计算以及冷却介质流动分析的重要性不容忽视。针对发电机内部温升分布不均、流体流动复杂的问题,以计算流体力学(CFD)和传热学为理论基础,根据2.5 MW永磁风力发电机通风系统结构和传热特点,建立全域三维流动及传热耦合的物理模型和数学模型,结合工程实际给出基本假设和边界条件,采用有限体积法(FVM)对流体场及温度场进行求解,得出发电机内部冷却介质流动性能、传热特性、表面散热系数以及发电机各部件的温升分布情况,并将耦合场计算结果与实测结果进行比较分析。结果表明,数值研究与实验数据相吻合,为永磁风力发电机综合物理场的准确计算以及通风结构的优化提供了理论依据。

关键词：永磁风力发电机流体流动传热特性耦合有限体积法表面散热系数

基于热电磁耦合的永磁风力发电机涡流损耗分析

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太阳能学报 2015年第9期36卷 2278-2284页

作者：温彩凤汪建文孙素丽内蒙古工业大学能源与动力工程学院呼和浩特010051 风能太阳能利用技术省部共建教育部重点实验室呼和浩特010051

根据电磁学和传热学理论,以一台400 W永磁风力发电机为例,基于热电磁双向耦合建立轴向通风的各部件二维电磁场数学模型和热传导方程。采取ANSYS多场求解器MFS单代码分析方法,二场双向迭代计算不同槽型磁通密度、磁场强度矢量及热通量分... 详细信息

根据电磁学和传热学理论,以一台400 W永磁风力发电机为例,基于热电磁双向耦合建立轴向通风的各部件二维电磁场数学模型和热传导方程。采取ANSYS多场求解器MFS单代码分析方法,二场双向迭代计算不同槽型磁通密度、磁场强度矢量及热通量分布。通过电机温升试验与计算结果对比分析,证实电磁场与温度场耦合分析方法研究永磁风力发电机动态温升问题的可行性。

关键词：永磁风力发电机有限元涡流损耗磁密热功率双向耦合

基于SFDICT磁链位置积分器的直驱永磁风力发电机无传感器控制

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电工技术学报 2012年第11期27卷 46-54页

作者：唐芬金新民周啸赵新童亦斌北京交通大学电气工程学院北京100044

针对兆瓦级直驱永磁风力发电机的特点,采用一种基于带坐标变换的饱和反馈双积分器(SFDICT)磁链位置的无传感器控制技术。介绍了该技术的实现原理,分析了SFDICT在不同限幅值、不同谐波含量下的工作特性,提出了SFDICT在各限幅值下的误差... 详细信息

针对兆瓦级直驱永磁风力发电机的特点,采用一种基于带坐标变换的饱和反馈双积分器(SFDICT)磁链位置的无传感器控制技术。介绍了该技术的实现原理,分析了SFDICT在不同限幅值、不同谐波含量下的工作特性,提出了SFDICT在各限幅值下的误差分析公式。在此基础上提出小限幅值加角度补偿法进行磁链位置估算,并对其进行了实验验证。结果表明,该方法可同时达到较佳的控制精度和较小的定子电流谐波,具有较好的转矩动、稳态跟踪性能,且工程实现较为简单。

关键词：永磁风力发电机无传感器控制直驱型风力发电积分器

基于棱边元法的永磁风力发电机沟槽电磁及热分析

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太阳能学报 2014年第9期35卷 1749-1756页

作者：温彩凤汪建文孙素丽内蒙古工业大学能源与动力工程学院呼和浩特010051 风能太阳能利用技术省部共建教育部重点实验室呼和浩特010051

以400 W试验样机在额定风速下不同尖速比对应的实际输出电流作为激励,对电机沟槽采用棱边有限元法(EFEM)由矢量插值函数直接求解三维瞬态及谐态磁场矢量,保证磁场矢量在单元交界处应有的切向连续,分别计算32槽8极电机梨形槽、斜肩圆底... 详细信息

以400 W试验样机在额定风速下不同尖速比对应的实际输出电流作为激励,对电机沟槽采用棱边有限元法(EFEM)由矢量插值函数直接求解三维瞬态及谐态磁场矢量,保证磁场矢量在单元交界处应有的切向连续,分别计算32槽8极电机梨形槽、斜肩圆底槽及扇形槽的不同定子结构磁场强度和涡流损耗;通过物理场文件转移载荷法将电磁场计算结果作为温度场载荷进行转移的间接耦合方式,迭代计算后读取结果文件获得磁通密度、磁场强度矢量及热流密度分布。分析表明EFEM计算电机沟槽电磁特性及传热特性有较高的准确性和有效性,且涡流损耗产生的焦耳热引起的温度梯度较大,使得磁场的强度和方向均发生改变。

关键词：永磁风力发电机棱边元法涡流损耗磁矢量载荷耦合热流密度

直驱式永磁风力发电机软并网与功率调节的控制集成

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控制理论与应用 2008年第2期25卷 357-360页

作者：何东升刘永强华南理工大学电力学院广东广州510640

为实现直驱式永磁同步风力发电机无冲击并网与风能最大跟踪控制,设计了一种软并网与功率调节一体化的控制集成装置.基于广义功角特性,提出了一种对逆变器输出功率进行直接控制,从而实现最大风能跟踪的控制策略.新的控制策略可使发电机... 详细信息

为实现直驱式永磁同步风力发电机无冲击并网与风能最大跟踪控制,设计了一种软并网与功率调节一体化的控制集成装置.基于广义功角特性,提出了一种对逆变器输出功率进行直接控制,从而实现最大风能跟踪的控制策略.新的控制策略可使发电机的转速按所期待的动态运动,因而具有良好的静态与动态性能.另外,该控制律中对电机参数具有很强的鲁棒性,因而该控制器能适应各种不同参数的同步风力发电机,成为同步风力发电并网与功率调节的独立装置.

关键词：永磁风力发电机最大风能跟踪软并网

聚磁式场调制永磁风力发电机输出特性改善的研究

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中国电机工程学报 2015年第16期35卷 4198-4206页

作者：李祥林程明邹国棠东南大学电气工程学院江苏省南京市210096 香港大学电机电子工程系

根据场调制永磁风力发电机工作原理,推导其功率尺寸方程和电枢反应电抗压降表达式,提出改善此类场调制电机输出特性的方法。分析一种外转子聚磁式场调制电机结构,建立不同极槽数配合的聚磁式和传统永磁体表贴式场调制电机有限元模型,仿... 详细信息

根据场调制永磁风力发电机工作原理,推导其功率尺寸方程和电枢反应电抗压降表达式,提出改善此类场调制电机输出特性的方法。分析一种外转子聚磁式场调制电机结构,建立不同极槽数配合的聚磁式和传统永磁体表贴式场调制电机有限元模型,仿真分析磁路结构改变和极槽数配合对场调制电机相绕组电感和输出特性的影响。试制1台18槽/8极聚磁式场调制永磁电机样机,实验结果与仿真和理论分析一致,表明辐条嵌入式永磁体安排和合理的极槽数配合使得所提聚磁式场调制电机具有输出电压调整率小、外特性硬的特点。

关键词：聚磁磁场调制永磁风力发电机风力发电极槽配合输出特性