1.5MW双馈风力发电机的设计

论文摘要

风能是可再生绿色能源,是地球与生俱来的一种资源,作为可再生的绿色能源,凭借其巨大的商业潜力和环保效益,在全球的新能源和可持续发展的再生能源行业中创造了快速增长。一般而论,在风力发电生产的成本构成中,发电设备所占的比例最多,而运行成本很低。因此设计研发先进的风电设备是发展风电产业的关键。随着电力电子和计算机技术的迅速发展,风力发电技术发生了巨大变化,许多大型风力发电机组正不断发展、相继问世。当今世界,风力发电机种类很多,可分为同步电机、异步感应发电机、绕线式异步发电机、双馈发电机、永磁电机、直驱永磁、恒速、变速等多种不同形式的风力发电机。但目前在风电机组中应用得最多、容量最大的电机是双馈变速恒频交流异步发电机,因经济效益而发展最快,而占据主导地位。本文主要针对兆瓦级双馈风力发电机,描述了双馈风力发电机的基本工作原理、电磁关系和功率特性,对双馈发电机的能源流向与功率关系进行了相应的研究。论述了兆瓦级双馈风力发电机的设计特点,重点给出了几个计算模块的迭代过程。进行具体的1.5MW的双馈风力发电机的设计,用VB开发的相应的电磁设计软件设计1.5MW的双馈风力发电机。初步介绍有限元分析的基本原理,并且运用有限元分析软件Ansoft对双馈风力发电机的2D瞬态磁场和空载情况运行进行了分析。论述了电机部分结构的制造技术规范、转轴的挠度计算和轴承寿命的计算,并绘制了电机的部分结构图。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 国、内外风电场及发展
• 1.1.1 国外风电场及发展
• 1.1.2 国内风电场及发展
• 1.2 风力发电机组设计概论
• 1.2.1 风电机组的的基本功能构成
• 1.2.2 风轮的功率调节方式
• 1.2.3 发电机变转速/恒频技术
• 1.3 双馈风力发电机的发展现状及前景
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 兆瓦级双馈风力发电机的基本原理
• 2.1 双馈风力发电机的结构与工作原理
• 2.1.1 双馈风力发电机的结构
• 2.1.2 工作原理
• 2.2 双馈发电机内部电磁特性
• 2.2.1 双馈发电机等效电路和相量图
• 2.2.2 定、转子电流
• 2.2.3 电磁转矩和电磁功率
• 2.3 双馈风力发电机的能量流动平衡关系
• 2.3.1 双馈风力发电机运行时的功率分析
• 2.3.2 能量流动平衡关系
• 2.4 本章小结
• 第3章 1.5MW双馈风力发电机的设计
• 3.1 双馈风力发电机的额定数据和主要尺寸
• 3.1.1 考虑转子接励磁后的极对数
• 3.1.2 气隙的确定
• 3.1.3 电磁负荷的确定
• 3.1.4 计算功率
• 3.2 铁心槽形和绕组的选择
• 3.2.1 定子铁心和绕组的设计
• 3.2.2 绕线转子铁心和绕组的设计
• 3.3 工作性能的计算
• 3.3.1 转子励磁电压和转子励磁容量的计算
• 3.3.2 定子稳态短路电流的计算
• 3.3.3 电压调整率
• 3.3.4 有功和无功的计算
• 3.3.5 损耗及效率
• 3.4 针对1.5MW双馈风力发电机的设计
• 3.4.1 主要计算模块及其流程图
• 3.4.2 用双馈风力发电机设计软件进行实例计算及结果分析
• 3.5 1.5MW双馈风力发电机的有限元分析
• 3.5.1 软件的介绍
• 3.5.2 关于1.5MW双馈风力发电机的有限元分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 1.5MW双馈风力发电机的结构设计和机械计算
• 4.1 电机零部件的技术要求
• 4.1.1 铁心制造的技术要求
• 4.1.2 绕组线圈的制造和技术要求
• 4.1.3 有绕组的定子铁芯
• 4.1.4 装配
• 4.2 轴的扰度和轴承寿命计算
• 4.2.1 转轴的扰度计算
• 4.2.2 轴承寿命计算
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 电磁计算结果
• 致谢