兆瓦级双馈风力发电机的设计研究

风力发电以其清洁、无污染、建设周期短、运营成本低等优点,现已成为发展新能源和可再生绿色能源的重点领域。而采用双馈发电机的风电机组由于具有可以方便地实现变速恒频、灵活地进行有功无功的独立调节、较小的转子励磁容量等优点而得到广泛应用。兆瓦级双馈发电机是大容量变速恒频风电机组的主要被控对象之一,它的性能优劣直接影响整个风电系统性能的好环,因此对兆瓦级双馈风力发电机的设计进行研究具有重要的意义。 本文首先论述了双馈风力发电机的运行原理,研究了其内部的电磁关系、功率平衡特性以及转子励磁变频器的参数匹配,并用Matlab对该电机的运行特性进行了仿真研究;然后,探讨了兆瓦级双馈风力发电机的设计特点和电磁设计方法,并用Visual Basic编程语言开发了相应的电磁设计软件,提高了设计效率;接下来研究了转子变频电源时间谐波对兆瓦级双馈风力发电机的影响,主要包括变频电源的谐波分析、谐波等效电路的建立、谐波电路参数的计算、谐波转矩和谐波损耗的计算等,同时开发了考虑时间谐波影响后双馈风力发电机的电磁设计软件。论文最后探讨了电机的电磁场分析方法,运用有限元分析软件Maxwell对样机的静态磁场和瞬态磁场进行了仿真分析,分析结果同用VB所编的电磁设计程序的计算结果进行了比较,验证了样机设计数据的合理性。