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                  永磁發電機行進狀況

                  更新時間:2020-12-08 03:02:24

                  永磁發電機國內外發展現狀

                         永磁發電機很早就被人們設計制造出,但真正的被應用于實際生產生活中確是在上個世紀30年代以后,為了適應各種場合的需要,各種專用發電機應運而生。在部隊戰時為了通過發報機傳遞信息,手搖式永磁發電機被應用其中;在自行車車輪的照明部分安裝永磁發電機,通過騎行過程中車輪的轉動帶動發電機給照明燈供電……各個方面應用越來越廣泛。到了70年代石油的開采供不需求,工業革命的發展使得能源的消耗越來越多,而當時受制于能源開采技術的限制,能源使用的單一性,全球范圍內爆發了石油危機。自此,歐美發達的國家開始尋求新興能源來緩解能源危機,發電機技術開始進入人們的視野。當時發電機的普及率、裝機量和規模都不大,但卻慢慢開啟了轉化成電能的嘗試,為后續發電的發展奠定了基礎,這些風機組絕大多數都采用永磁發電機。

                         進入21世紀,對永磁發電機的研究越來越深入,永磁發電技術得到進一步的發展,人們更多的采用多極數低轉速的永磁發電機應用到實踐生產生活中,從起初的異步發電機發展到無刷的、直驅式永磁發電機。美國風電設備制造商GE的產能位居世界第一;歐洲在利用資源方面一直走在世界的前沿,擁有許多自主研發的專利技術。我國通過引進技術、聯合設計、自主研發等手段打破了國外公司對風電機組設計技術的壟斷,新疆金風科技公司、上海電氣、東方電氣等企業都具備自主研發設計能力,掌握了兆瓦級風電機組設計的關鍵技術,并且開發出了適應中國風資源和氣候特征的一系列機組能夠在低溫環境下運行的低溫型機組、在西北部高原地區運行的高原型機組及超低風速型風電機組。但是,和歐洲走在發電前沿的國家相比,我國所掌握的技術還是有所欠缺的,還有一些關鍵、先進的技術還未完全突破。


                  永磁發電機研究現狀
                  國內外研究人員在永磁發電機設計、優化及性能評估方面展開了大量的研究與分析。永磁發電機在上個世紀九十年代剛開始起步發展時,國外許多學者就開始對永磁發電機的的設計標準、樣機實驗等進行了詳細的闡述并提出了一系列的電機結構對一些不同拓撲結構的永磁同步電機性能進行了比較,并對影響直驅式發電機外徑和價格的技術指標進行了深入研究。對直驅式永磁發電機的極槽數選取進行了分析。對大型低速永磁發電機進行了深入的研究,將分數槽繞組引入大型低速永磁發電機中并提出一種新型大型低速發電機的通風系統。湖南大學的高劍博士通過研究將變流器控制策略應用到直驅永磁發電機的設計中,基于一種新的模型設計了一臺2MW直驅永磁發電機。
                  將雙轉子結構應用到永磁發電機中。對永磁發電機永磁體產生的渦流損耗進行了深入研究,總結了計算永磁體渦流損耗的具體方法。用VB編程語言開發了相應的電磁設計軟件,設計了一臺兆瓦級直驅永磁同步發電機。對大型發電機的振動噪聲進行了研究,通過有限元仿真找出了影響振動響應的關鍵模態,并提出了避免共振的方法。對永磁發電機機械結構和剛強度進行了研究。建立了半直驅發電機的二維溫度場有限元計算模型,對發電機的溫度分布情況進行了分析研究。對小型永磁發電機的進行了設計、優化進行了深入的理論分析,引入混沌優化算法對發電機進行優化設計,為小型永磁發電機的設計與優化提供了借鑒與參考。將槽極配合法、磁極偏移法相結合來削弱發電機齒槽轉矩,進而達到降低發電機起動阻力矩的目的。通過對永磁發電機的控制策略進行仿真研究,使得發電機的運行性能更加完善。
                      
                         通過大量的以及專業書籍,對永磁發電機的近年來的研究工作歸納
                  如下:
                         C1)新型結構永磁發電機的研究;
                         C2)永磁發電機的優化設計和性能評估研究;
                         C3)永磁發電機齒槽轉矩削弱方法的研究
                         (4)永磁發電機控制策略的研究;
                         CS)對永磁發電機的電磁設計和電磁場的分析與研究。
                         綜上所述,國內外學者對永磁發電機的設計、優化、控制等方面的研究為新的永磁發電機的設計提供了很好的參考與借鑒。

                  主要研究內容及結構
                         主要對離網型永磁同步發電機進行了設計分析與研究,依據發電機主要技術指標要求,通過磁路法確定電機主要尺寸,并對發電機電磁場和溫度場進行研究。引入智能優化算法對發電機的結構參數進行優化設計。的主要內容及章節安排如下:
                         第一章論述了的研究背景及研究的目的與意義。對永磁發電機的國內外發展現狀進行了簡單介紹,國內外學者對永磁發電機的主要研究工作進行了歸納總結。
                         第二章對永磁同步發電機結構分類及其特點進行介紹。推導了永磁同步發電機永磁體等效磁路以及永磁電機的等效磁路。后對永磁同步發電機的參數計算和運行特性進行了闡述。
                         第三章分析了離網型永磁同步發電機的特點及其設計任務書,根據發電機設計要求,對離網型永磁同步發電機進行了初始設計和研究。通過磁路法對發電機主要尺寸、定子結構設計、極槽配合選取、氣隙長度、轉子結構設計、永磁體材料選擇、永磁體尺寸設計進行分析,結合Rmxprt軟件初步確定了發電機的主要尺寸。
                         第四章在離網型永磁同步發電機電磁設計的基礎上,通過有限元軟件Ansys Maxwell建立起發電機二維模型進行有限元分析研究。算出了發電機的各部分損耗,對發電機的效率進行了驗算,驗證了發電機磁路設計的合理性。為了使發電機在較低風速下能良好的起動發電,通過MATLAB編制智能算法程序,對發電機的結構參數進行了優化以降低發電機起動阻力矩。
                         第五章為了校驗發電機的溫升情況,通過ANSYS Workbench建立起發電機的熱分析模型,利用Maxwell與ANSYS Workbench進行發電機磁熱禍合溫度場仿真,分析計算得到了離網型永磁同步發電機整體以及各部分溫度分布圖,驗證了發電機設計的合理性。
                         第六章根據電磁設計制造加工出樣機,并進行部分實驗。
                         第七章對全文進行總結與并對進行展望。

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