直驅(qū)風(fēng)力永磁同步發(fā)電機電磁設(shè)計與運行特性分析.pdf

1、與其它風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)相比，直驅(qū)永磁同步發(fā)電機(Permanent Magnet Synchronous Generator，PMSG)系統(tǒng)取消了齒輪箱和勵磁繞組，具有結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠等優(yōu)點，在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景，近年來得到了迅速發(fā)展。對于大型直驅(qū)風(fēng)力PMSG的設(shè)計，合理選擇極弧系數(shù)和極槽配合、有效抑制不可逆退磁和起動阻力矩等是其關(guān)鍵技術(shù)。本文依托重慶市自然科學(xué)基金項目《MW級風(fēng)力PMSG及其系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計研究》，以2MW的

2、直驅(qū)風(fēng)力PMSG為研究對象，采用場路結(jié)合的方法，對其設(shè)計方法和運行特性開展研究。
　　首先，簡要介紹了PMSG的基本結(jié)構(gòu)、等效磁路、工作原理和設(shè)計方法，在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用Visual Basic編寫了電磁設(shè)計軟件，完成了3套2MW直驅(qū)風(fēng)力PMSG的電磁設(shè)計方案，并進(jìn)行了對比分析；其次，根據(jù)磁路設(shè)計得到的電磁方案，利用Ansoft軟件建立了2D電磁場有限元模型，繼而研究了PMSG在不同工況下的運行特性，重點研究了不同風(fēng)速下PMSG的運

3、行特性以及電樞反應(yīng)的去磁效應(yīng)和極弧系數(shù)、極槽配合對電磁轉(zhuǎn)矩的影響；最后，推導(dǎo)了齒槽轉(zhuǎn)矩的解析表達(dá)式，采用解析法分析了極弧系數(shù)對齒槽轉(zhuǎn)矩的影響，并用有限元法對不同極弧系數(shù)下的齒槽轉(zhuǎn)矩進(jìn)行了計算，通過對比驗證了算法和計算的正確性，進(jìn)而總結(jié)了不同極槽配合對齒槽轉(zhuǎn)矩的影響規(guī)律。
　　研究結(jié)果表明，采用場路結(jié)合法得到的PMSG電磁設(shè)計方案達(dá)到了設(shè)計基本要求；三相短路工況下電樞反應(yīng)具有強烈的去磁效應(yīng)，永磁體出現(xiàn)了局部失磁現(xiàn)象；通過齒槽轉(zhuǎn)矩解析