基于耦合场的大型同步发电机定子温度场的数值计算

根据流体力学理论，建立了定子径向通风沟内流体运动微分方程，给出了二维流体场的求解域和边界条件并且进行了计算和分析，对入口风速不同时径向通风沟内流场的分布进行了比较。同时在流体场计算的基础上计算了径向通风沟内各风壁的散热系数，建立了定子三维温度场的数学模型和物理模型，对定子三维温度场进行了计算，将考虑流场具体分布时的计算结果与传统的温度场计算结果及解析法计算的结果和实测值进行比较，得出了一些有益的结论，说明了该方法的准确性。     

多工况条件下异步电机斜槽与谐波特性

为了研究多工况下异步电机斜槽与谐波特性,以一台Y2-250M-4、55kW笼型异步电机为例,建立了多截面场-路耦合时步有限元计算模型.计算出斜槽不同负载情况下的铁耗,分析了转子斜槽后定转子铁芯典型位置的齿谐波沿轴向分布规律,并研究了斜槽对定转子齿顶区域齿谐波的削弱作用.实验结果表明,谐波铁耗在总损耗中所占的比例随负载的增大而增加;电机采用斜槽时,定转子各部分铁耗沿轴向波动,损耗值沿轴向并无太大差异;斜槽对铁耗的影响随负载的增加而增大.     

电机外风扇多结构特征下冷却性能及优化

为了分析电机不同结构下的外风扇的冷却能力并有效优化其冷却能力,以Y2-250M异步电机原始风扇为例,依据流体力学理论对电机外风扇进行了数值计算和分析,并对不同结构下的冷却性能进行了详细的分析。研究结果表明,风扇结构的改善可有效减小风扇的风磨损耗,提高电机的冷却效果,有效提升电机的运行效率,据此完成了外风扇的优化。该研究对风扇扇叶及其结构优化提供了理论依据,对电机新型通风结构设计方法的探索具有促进效果。     

表贴式永磁同步电机温升敏感性因素分析

随着科技的发展,船舶用永磁同步电机的功率密度与日俱增。为研究其温度分布规律及电机内部件机构及材料对温升的影响,该文以一台50 kW表贴式永磁同步电机为例,基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)以及传热传质学基本理论,根据共轭传热原理,建立了二维全域温度物理模型。应用有限体积元法,对变频供电情况下的表贴式永磁同步驱动电机内各部件起动温度及稳态温度进行了数值求解,通过与实验数据的对比分析,验证其计算结果的准确性以及求解方法的合理性。在此基础上,对散热翅高度、机壳材料及外风机风量对全域温升的影响进行分析。     

循环泵屏蔽电机定子端部温升过高数值计算

为研究环流使屏蔽电机端部出现温升过高的异常现象,以一台5 000 k W的循环泵屏蔽电机为例,基于电磁场和温度场的基本理论,建立电机三维电磁场和温度场的数学模型,采用有限元方法,对电机端部磁密、温升大小及分布进行计算和分析,明确环流是产生电机端部磁密过高及温升异常的的直接原因。通过研究定子齿压板及锥形环有环流分布及切断环流分布两种方案下磁场及温度场的分布规律,改进了齿压板的连接结构,使局部最高温度由230℃降低至175℃,从而解决了温升过高的问题。本研究可以对大容量电机在生产实践中安全稳定地运行,减少和杜绝安全隐患提供参考价值。     

基于PLL的VSG并网控制研究

新能源通过电力电子接口接入电网也为电网的稳定运行带来了新的挑战,逆变器由离网模式切换到并网运行模式的瞬间容易产生较大的冲击电流. 现提出一种基于锁相环虚拟同步发电机的预同步并网控制技术能够有效解决这一问题. 该控制策略下的逆变器能够平滑并网、电压相位的同步追踪有效抑制了冲击电流、实现离并网的快速切换,同时改善了并网逆变器的性能、增强了电网的稳定性. 最后,通过搭建并网虚拟同步发电机模型验证了该设计的正确性和有效性.     

驱动用异步电机负载变化对损耗影响数值计算

为研究负载变化对驱动用异步电机损耗的影响,以一台Y2-250M-4、55 kW笼型异步电机为例,基于电磁场基本理论及假设条件,建立了场-路耦合的电机电磁场计算模型,采用时步有限元法对其进行电磁场计算。通过对电磁场计算结果的分析研究,明确了电机在额定工作条件下的电磁场特性及各类损耗的分布规律。进而对电机空载、半载、满载及1.1倍负载下的电机电磁场特性及损耗变化进行对比研究。结果表明:额定运行时,定子轭部在电机中铁耗最大,占总铁耗的48%,负载增加时,定子齿顶铁耗增加比例最大,增加了265.7%,本研究对电机的性能优化具有一定的参考价值。     

排间绝缘故障引起电机定子热问题的分析及诊断

本文首先建立了大型水轮发电机定子三维温度场的数学模型和物理模型,给出了边界条件和假设条件,同时也给出了求解域内的流场计算模型,采用有限体积法计算了通风沟内流体分布,得出了求解域内各表面散热系数。在此基础上,采用有限元法计算了排间绝缘故障时的定子温度场,并分析了导热系数的变化对温度场的影响,得出了一些有益的结果,为电机设计人员和运行人员提供一定的依据。     

高速永磁同步电机流固耦合仿真与性能分析

为了探讨冷却系统设计对高速永磁同步电机散热效果的影响,提出了一种轴向强迫通风的冷却结构.以一台200 kW船用高速永磁同步电机为研究对象,基于流体动力学以及流固耦合传热理论,根据电机冷却结构特点,合理简化模型并给出基本假设与边界条件,建立了三维整机求解域模型.采用有限体积法对具有空冷和水冷集成冷却系统的高速永磁电机进行数值分析运算,分析了冷却水速对永磁电机温升的影响,揭示了最优水速方案下电机流变特性与温升分布规律.基于此,提出一种强迫空气通过气隙沿轴向流动的通风结构,通过对比不同通风结构下电机内流体场与温度场的仿真结果,证实轴向通风结构能够优化电机流温分布特性,提升电机冷却性能,对船用高速永磁同步电机冷却系统设计提供借鉴意义.