直驱式永磁同步风力发电机的退磁风险分析

论文摘要

在已经开发利用的各种可再生能源中,风能因为具备其技术成熟、最具规模开发条件及商业化发展前景等特点最为大家所看好。伴随着永磁电机在风力发电系统中的广泛应用,永磁材料的退磁问题成为研究人员研究的重要课题。本文结合已有的分析方法,对MW级表贴式永磁同步风力发电机进行了退磁风险分析,主要研究了以下几方面的内容。首先分析了永磁材料的退磁原理,从导致永磁材料发生不可逆的各方面原因出发,结合永磁材料实际发生的退磁情况进行分析,得到了永磁电机退磁风险分析的研究重点,并总结得到了进行系统退磁分析的流程图。利用ANSOFT电磁场软件对MW级表贴式永磁风力发电机进行有限元分析包括电机的空载性能、各种突然短路进行了分析;通过理论分析和仿真结果验证,得到了各种故障工况下所能得到的最大电枢电流和获得最大电枢电流的初始条件;结合永磁材料在最高工作温度150℃下的退磁曲线,对最大去磁电枢电流下的永磁体磁场分布进行了分析,得到发生最恶劣去磁情况下磁钢表面的磁密分布,计算了磁钢最低的局部退磁工作点为0.267T,高于拐点电机不会发生不可逆去磁,也验证了电机在磁体设计上的合理性;同时,通过对不同永磁体外形结构下去磁结果的对比,得到优化永磁体外形可以提高永磁体抗去磁能力的结论;最后分析了永磁体内的涡流对电机的影响,通过计算的空间谐波引起的永磁体内的涡流损耗,分析了涡流对永磁体温升的影响;另外分析永磁体涡流在电机瞬态过程起到的阻尼作用,通过三相短路电流和作图法计算了超瞬态电抗,推导出了等效阻尼绕组漏抗,为电机瞬态模型的准确建立提供了研究依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 国内外的研究现状
• 1.3 本课题的主要研究内容
• 2 永磁材料主要参数及退磁原理分析
• 2.1 永磁材料的主要参数
• 2.2 永磁材料的退磁原因及分析
• 2.3 永磁电机的退磁风险校核
• 2.4 本章小结
• 3 表贴式外转子永磁电机电磁场分析计算
• 3.1 表贴式外转子永磁电机有限元模型
• 3.2 永磁电机空载性能分析
• 3.3 永磁电机故障工况仿真
• 3.4 本章小结
• 4 永磁电机退磁风险校核
• 4.1 永磁体的退磁曲线参数
• 4.2 不同工况下的退磁风险分析
• 4.3 永磁体外形尺寸对局部退磁的影响
• 4.4 本章小结
• 5 永磁体涡流影响及其分析
• 5.1 永磁体涡流产生原因
• 5.2 永磁体涡流损耗的计算及分析
• 5.3 永磁体涡流对电机性能影响分析
• 5.4 本章小结
• 6 全文总结及展望
• 致谢
• 参考文献