直驅(qū)式風力永磁同步發(fā)電機損耗與發(fā)熱計算.pdf

1、直驅(qū)式風力永磁同步發(fā)電機（Permanent Magnet Synchronous Generator，PMSG）由風力機直接驅(qū)動，取消了齒輪箱，具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高等優(yōu)點，在風力發(fā)電領(lǐng)域具有良好的應用前景。然而，PMSG 通過全額變頻器與電網(wǎng)連接，變頻器的存在使系統(tǒng)的諧波含量增加，從而導致PMSG的損耗與發(fā)熱增加，其分析與計算也變得十分復雜。因此，對PMSG的損耗和發(fā)熱進行深入分析與計算具有重要意義。
　　 本文依托重慶市自

2、然科學基金項目《MW級風力PMSG及其系統(tǒng)的優(yōu)化設計研究》，以1臺1.5MW的直驅(qū)式風力PMSG為例，重點研究變頻器類型及控制參數(shù)對其損耗和溫度分布的影響。首先，從電磁場基本理論出發(fā)，建立了PMSG的二維場路耦合時步有限元模型；其次，分析了變頻器的特點，介紹了變頻器控制參數(shù)及其對諧波的影響；第三，分析了PMSG 定子鐵心、定子繞組和轉(zhuǎn)子永磁體的諧波損耗計算方法，并根據(jù)所建立的模型，針對RL負載、不可控整流器負載和PWM 整流器負載，分別

3、計算了PMSG的定子諧波鐵耗、定子諧波銅耗和轉(zhuǎn)子永磁體損耗，并對比分析了其變化規(guī)律；第四，分別建立了PMSG的二維熱網(wǎng)絡模型和二維溫度場有限元模型，并通過計算得到了PMSG定轉(zhuǎn)子的溫度分布規(guī)律；最后，討論并總結(jié)了變頻器類型及控制參數(shù)對PMSG損耗和溫度分布規(guī)律的影響。結(jié)果表明，在額定轉(zhuǎn)速下，對于帶不可控整流負載的直驅(qū)式風力PMSG來說，定子銅耗最大，轉(zhuǎn)子永磁體損耗次之，定子鐵耗最??；而對于帶RL負載和PWM整流器負載的直驅(qū)式風力PMSG