飛輪儲能用永磁電機不同工況下電磁場與溫度場的研究.pdf

1、飛輪儲能系統(tǒng)是依靠電機帶動飛輪旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)能量儲存、飛輪帶動電機發(fā)電運行實現(xiàn)能量釋放的，因此，電動/發(fā)電機是飛輪儲能系統(tǒng)電能與機械能轉(zhuǎn)換的核心部件之一，對整個系統(tǒng)有絕對性的影響。很有必要對飛輪儲能用永磁電機不同工況下控制方式與本體結(jié)構(gòu)對電機內(nèi)部電磁場及溫度場的影響進行系統(tǒng)的研究。
　　本文以一臺12.5kW飛輪儲能用永磁電機為研究對象。研究了永磁電機電動工況時的控制方式，建立了兩種控制方式與電機有限元場路耦合系統(tǒng)。對場路耦合系統(tǒng)進行計

2、算，發(fā)現(xiàn)，方波控制電機內(nèi)最大磁密比正弦波控制大。正弦波控制計算結(jié)果與實測結(jié)果對比，驗證了計算方法的準確性。給出了兩種控制方式下電機定子鐵耗與轉(zhuǎn)子表面渦流損耗隨載波比、電機氣隙長度的變化規(guī)律;此外研究了端部漏感對定轉(zhuǎn)子損耗的影響。本部分的研究，為計算電機溫度場奠定基礎(chǔ)。
　　永磁電機運行在發(fā)電工況時，電機內(nèi)部電磁場會受整流電路影響，因此，建立了場路耦合系統(tǒng)，研究了發(fā)電機恒定轉(zhuǎn)速發(fā)電過程電機內(nèi)部電磁場、定轉(zhuǎn)子損耗及整流后直流電壓波動隨

3、整流電路濾波電容、電機轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律。發(fā)現(xiàn)，整流電路濾波電容對電機內(nèi)部電磁場影響很小，但，對輸出直流電壓波動影響很大。
　　建立了飛輪儲能用永磁電機三維全域溫度計算模型，對電機不同運行工況時溫度場進行了計算。電機運行在電動工況時，對電動機方波與正弦波控制方式下載波比及電機氣隙長度、繞組端部漏感對電機溫度場的影響進行了研究，從永磁體溫度分布曲線得到了永磁體溫度變化規(guī)律。此外，研究了轉(zhuǎn)子護套結(jié)構(gòu)對電機溫度場的影響，發(fā)現(xiàn)，采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)能

4、降低永磁體溫度。對永磁電機運行在電動工況的溫度進行了測試，驗證了損耗及其溫度計算方法的準確性。電機運行在發(fā)電工況時，研究了不同轉(zhuǎn)速時電機各部件溫度的變化規(guī)律。
　　在前面研究的基礎(chǔ)上，研究了飛輪儲能充放電控制方式，建立了飛輪儲能充電方波與正弦波控制場路耦合系統(tǒng)，對比分析了飛輪儲能充電過程不同控制方式下電機電樞電流、電磁轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速的變化情況，研究了兩種控制方式下飛輪儲能充電過程電機內(nèi)部電磁場與氣隙磁密諧波變化規(guī)律。建立飛輪儲能恒壓放