MW级高速永磁风力发电机高温短路时永磁体失磁研究

针对一台5 MW高速永磁风力发电机,选取永磁体容易发生失磁的高温及短路工况,对永磁发电机的负载和三相突然短路进行数字仿真.根据仿真结果研究了永磁风力发电机的工作温度对风力发电机负载输出参数,以及三相突然短路时永磁体抗去磁能力的影响.在分析过程中结合了钕铁硼(NdFeB)磁钢的测试参数,使计算结果更加准确.所得结论对大功率高速永磁风力发电机的设计和运用具有参考意义.     

基于模糊神经网络的永磁同步发电机失磁故障程度诊断

针对永磁发电机永磁体正常和失磁故障运行状态,提出了利用模糊处理和BP神经网络相结合的方法对其正常和失磁故障程度进行判断。该方法以永磁发电机铁心损耗、定子涡流损耗、附加损耗、磁滞损耗、永磁体涡流损耗和绞线铜耗等6种损耗为研究对象,利用模糊处理将永磁发电机永磁体运行状态归为正常、轻微失磁、中等失磁和严重失磁等4种,运用神经网络对永磁发电机永磁体的运行状态进行了诊断,其算例结果表明该方法的诊断结果与仿真设定的永磁体运行状态相一致,说明了该方法可以有效地对永磁发电机失磁故障程度进行准确的判断。     

永磁电机在风力发电系统中的应用及其发展趋向

永磁电机具有功率密度大、效率高和运行可靠等优点,在风力发电系统中得到广泛的应用。然而由于稀土永磁材料的成本较高,永磁风力发电机也面临着如何提高性能价格比的挑战。本文在对比分析高速、中速和低速直接驱动风力发电系统的特点与性能的基础上,阐述了永磁风力发电机的关键设计技术;分析了电机结构、极数和槽数配合对于电机性能的影响,防止永磁体失磁的方法以及发电机与变流器参数的合理匹配问题。此外,还论述了永磁风力发电机设计与控制技术的发展趋向。     

不同转子结构的永磁半直驱同步风力发电机电磁场的计算与分析

以1.5MW永磁半直驱式同步风力发电机为研究对象,设计了定子252槽、转子32极、永磁体在转子嵌放位置不同的发电机方案,建立电磁场二维有限元计算模型。分别给出两台风力发电机空载和负载两种工况下的磁场波形,并给出两台电机各取一个单元电机内的负载径向气隙磁密谐波分解图,同时计算了负载时绕组磁动势的谐波含量。此外,对相同类型结构的小型永磁同步风力发电机的实测数据与理论计算结果进行比较,为设计大容量永磁半直驱风力发电机提供了一些有意义的参考。     

直驱永磁风力发电机永磁体抗失磁能力分析

稀土永磁电机由于其效率高、转矩密度高、功率密度大、控制性能好等特点被广泛应用于风力发电领域,但是永磁体内的磁场波动与电机内的电流和温度相互影响,有发生不可逆失磁的风险,会影响发电机运行的稳定性。以1.5 MW直驱永磁风力发电机为研究对象,从永磁材料的退磁机理、故障电流对永磁体的影响、涡流损耗、永磁体温升的计算和试验等方面进行分析,为大功率直驱永磁风力发电机的设计提供了参考。     

一种具有抑制匝间短路失磁能力的永磁同步发电机

绕组匝间短路故障是永磁同步发电机(PMSG)最为常见的故障之一,容易造成永磁体的不可逆失磁。为了解决失磁问题,提出了一种具有抑制匝间短路下不可逆失磁能力的特种PMSG。首先介绍了发电机的特殊结构,紧接着通过数学模型推导出抑制失磁的原理。利用Flux软件建立发电机的模型,对发电机在运行过程中突然发生的匝间短路故障进行仿真。以永磁体各点在短路过程中出现的最小磁密值是否低于相应温度下退磁曲线的膝点磁密值为判断依据,分析得到发电机在不同短路故障下永磁体的失磁情况,从而验证了抑制失磁的可行性。     

新型直驱永磁风力发电机电磁场数值分析

以新型直驱永磁风力发电机为研究对象,在完成采用XLPE高压电缆作为定子绕组的1.5 MW/10.5kV内转子新型直驱永磁风力发电机电磁设计的基础上,在Ansoft Maxwell环境下建立发电机二维模型,对发电机各个工况下的电磁场进行有限元仿真与分析,包括静态空载、额定负载、不对称短路故障情况,对发电机永磁体在出线端突然三相短路时受冲击电流影响是否会发生局部失磁进行分析,验证新型永磁风力发电机电磁设计的可行性。结果表明,新型风力发电机与传统永磁风力发电机电磁场分布规律一致,且其额定电压高,绕组电流密度较小,额定负载与单相短路情况下永磁体磁场受电枢磁场影响较小,铜耗和铁耗也较小,同时在极端短路情况下永磁体局部不会出现永久性退磁,设计方案可行。     

高速永磁同步风力发电机的设计研究

开发具有高功率密度的高速永磁同步发电机是风力发电机设计领域的一个重要方向。以一种用于储能风力发电系统的360 k W、7 000 r/min永磁同步风力发电机为例,对高速永磁同步电机的设计进行了分析。在此基础上对设计的电机进行了有限元仿真分析,仿真结果表明该电机电压波形畸变率低,齿槽转矩较小,能满足设计要求。电机高速旋转时,永磁体将受到巨大的离心力。为保护永磁体不受损害,采用了螺钉对永磁体固定并进行碳纤维套绑扎的新转子保护措施。经有限元分析,该措施能对永磁体形成有效保护。在上述研究的基础上,进行了样机的制造和试验,试验结果表明,电磁方案和转子保护措施能够满足设计要求。     

不同工况下永磁同步风力发电机饱和同步电抗的计算与分析

以一台400W永磁同步风力系统所用发电机为例,给出了不同工况下电机内电磁场的求解方法,计算了永磁体嵌入转子表面结构的永磁同步发电机的饱和同步电抗值,在此基础上进一步分析了不同运行工况下永磁同步风力发电机同步电抗参数的变化规律,并进行了相应的实验验证,可为控制系统的设计及风力发电机运行性能的进一步研究提供参考。     

磁齿轮传动永磁同步风力发电机分析

为克服传统永磁同步风力发电机中齿轮增速装置存在机械磨损和噪声等问题,分析研究了一种磁齿轮传动永磁同步风力发电机。利用Ansoft软件,建立了电机的二维有限元结构模型,计算其磁场分布,分析了电机的气隙磁密、感应电动势和电磁转矩等电磁特性。结果表明,磁齿轮传动永磁同步发电机具有较好的转矩传输比,可靠性较高,适合在风力发电系统中应用。