兆瓦级直驱式永磁风力发电机关键技术研究

近年来,由于全球能源紧缺及环保意识的加强,清洁能源得到了很大发展。风力发电作为清洁能源利用的一种主要形式,在全世界迅速发展,其技术已日趋成熟,单机容量不断增加。在风力发电系统中,风力发电机作为主要部件之一,在系统中起主要作用。在各种发电机中,永磁直驱式发电机由于结构简单、效率高、不需要减速箱等优点,在大型风力发电系统中被优先采用。 我国的直驱式永磁风力发电机的研究仍处于初级阶段,本文主要针对直驱式永磁风力发电机,在起动阻力矩计算和电机温升计算方面进行了探讨研究。 首先,通过对永磁风力发电机的起动阻力矩进行理论研究,提出了几种基于不同理论的永磁风力发电机起动阻力矩计算方法,且利用matlab编写了计算程序;讨论了减小起动阻力矩的几种常用方法,如磁极数与槽数合理配合、选择适当的极弧系数、采用不等宽槽口等。 其次,通过分析永磁风力发电机发热情况,本文采用热路法进行了电机温升计算的研究,并利用visual basic编写了计算程序。 再次,本文分别利用有限元计算软件Ansoft和ANSYS对直驱式永磁风力发电机的起动阻力矩和温升分布针对样机进行了仿真计算。 最后,根据永磁同步发电机的基本理论,利用永磁发电机的设计程序,设计了一台10kW直驱式永磁风力发电机并进行了试验,测得起动阻力矩和温升参数,与计算所的结果进行比对,结果基本满足技术要求。在10kW永磁风力发电机设计基础之上,给出了2MW直驱式永磁风力发电机的设计参数,且采用文中所提方法进行了起动阻力矩和温升的计算;采用减小起动阻力矩的几种常用方法对电机进行了优化。