低速永磁同步发电机的优化设计及特性分析.pdf

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1、低速永磁同步发电机的优化设计及特性分析OptimalDesignandCharacteristicAnalysisfICIrLow‘speedPermanentMagnetSynchronousGenerator作者姓名韭召匿边学位类型堂压亟±导师及职称一蕴差茎数援2012年4月合肥工业大学本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工：业大学硕士学位论文质量要求。答辩委员会签名：(工作单位、职称)主席：枞，呼卿分f)嵫锄何稚爱委员：导师：拗虱茅勿闳移7掰浊乡锌雪V7i；!i姜等f荔指．剐极经独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进

2、行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得金目曼王些盔堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作声签字：靴研糙签字日期：弘／山年中月％日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解。金月巴互些态堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机：构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权金自曼王些太堂可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关

3、数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名讯唧冰签字日期：沙敝年V月“曰学位论文作者毕业后去向：工作单位：通讯地址：导师签名：蒋墨謦签字目期：加7饵4月％日电话：邮编：低速永磁同步发电机的优化设计及特性分析摘要随着人类社会对能源需求的增大和环境污染的严重，以及电力电子技术的发展，风力发电和潮汐能发电等可再生能源发电形式越来越受到人们的重视。永磁同步发电机在风力发电和潮汐能发电中都起到将机械能转化为电能的作用。风力发电和潮汐能发电的特点决定了永磁同步发电机的额定转速运

4、行在低速状态。因此，研究低速永磁同步发电机的运行特性对提高可再生能源发电系统的经济性和稳定性具有重要作用。低速永磁同步发电机与传统的永磁同步发电机相比具有低电压、大电流、高转矩等优点，但体积大、效率低、成本高、电压调整率高、dq模蚕!精度低等缺点限制了低速永磁同步发电机应用。本文根据低速永磁同步发电机的特点，对低速永磁同步发电机的设计理论、主要性能参数计算进行了深入的研究，在传统电机设计方法的基础上提出了低速永磁同步发电机的设计方法。在该方法中，通过对分数槽集中绕组理论的研究，提出了分数槽集中绕组的最佳槽极数配合，低速永磁同步发电机通过对最佳槽极

5、数的选择可以有效的降低转矩波动、提高绕组系数，从而有利于电机的启动，提高电机效率，降低电机成本。在传统的永磁电机电磁计算方法中，需要利用等效磁路法计算公式对电机的主要尺寸、性能参数、损耗、效率不断的反复计算，这大大增加了电机的设计成本和设计周期。本文首先利用经验公式对电机尺寸和电感等主要参数进行计算，然后将计算结果送入软件RMxprt中，通过软件可以快速的对电机方案进行性能计算和优化设计，这可以减小电机的设计周期，提高电机的设计效率。本文以设计20kW低速永磁同步发电机为例，根据低速永磁同步发电机设计方法，结合RMxprt软件设计样机，并且采用二

6、维有限元分析对样机在不同工况下的工作特性进行仿真验证，仿真结果表明样机的电压、电流和功率等均满足系统要求，磁密、铜耗、铁损均在合理范围内。最后本文将设计的低速永磁同步发电机样机运用到三相电压型并网风力发电系统中，通过Ma：tlab对系统进行仿真建模，详细分析比较了系统在不同风速下的运行性能，得到电机在不同风速的输出功率和效率图，验证了低速永磁同步发电机在系统中可以稳定的运行并满足系统要求。关键词：可再生能源发电系统；风力发电；低速永磁同步发电机；分数槽集中绕组；有限元分析OptimalDesignandCl[IaracteristicAnalys

7、isforLow-speedPermanentMagnetSynchronousGeneratorABSTRACTNowadays，humaneisin(：reasingdemandforenergyyearafteryearandrealizedenvironmentalpollutiollisseriousthanever，aswellasthedeVe】opmentofpowerelectronictechn0109y，m()reandmorepeoplegiVerisetoenormouslyinterestinrenewableener

8、gygeneratior】．．Forexample，windpowergenerationsystemandwavepowergener