直驱式风力永磁同步发电机损耗与发热计算

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直驱式风力永磁同步发电机（Permanent Magnet Synchronous Generator，PMSG）由风力机直接驱动，取消了齿轮箱，具有结构简单、可靠性高等优点，在风力发电领域具有良好的应用前景。然而，PMSG 通过全额变频器与电网连接，变频器的存在使系统的谐波含量增加，从而导致PMSG的损耗与发热增加，其分析与计算也变得十分复杂。因此，对PMSG的损耗和发热进行深入分析与计算具有重要意义。
　　本文依托重庆市自然科学基金项目《MW级风力PMSG及其系统的优化设计研究》，以1台1.5MW的直驱式风力PMSG为例，重点研究变频器类型及控制参数对其损耗和温度分布的影响。首先，从电磁场基本理论出发，建立了PMSG的二维场路耦合时步有限元模型；其次，分析了变频器的特点，介绍了变频器控制参数及其对谐波的影响；第三，分析了PMSG 定子铁心、定子绕组和转子永磁体的谐波损耗计算方法，并根据所建立的模型，针对RL负载、不可控整流器负载和PWM 整流器负载，分别计算了PMSG的定子谐波铁耗、定子谐波铜耗和转子永磁体损耗，并对比分析了其变化规律；第四，分别建立了PMSG的二维热网络模型和二维温度场有限元模型，并通过计算得到了PMSG定转子的温度分布规律；最后，讨论并总结了变频器类型及控制参数对PMSG损耗和温度分布规律的影响。结果表明，在额定转速下，对于带不可控整流负载的直驱式风力PMSG来说，定子铜耗最大，转子永磁体损耗次之，定子铁耗最小；而对于带RL负载和PWM整流器负载的直驱式风力PMSG来说，定子铜耗最大，定子铁耗次之，转子永磁体损耗最小。变频器类型及控制参数对PMSG的损耗和发热有明显影响，最高温度均出现在定子上层绕组处。本文的研究工作对直驱式风力PMSG的设计和控制，具有参考价值。

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作者
谢李丹;
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作者单位

重庆大学;

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授予单位重庆大学;
学科电气工程
授予学位硕士
导师姓名韩力;
年度 2010
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类永磁发电机;
关键词
永磁发电机; 电磁场耦合; 谐波损耗; 电机发热;

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