抽水蓄能電機電磁-溫度-結構場耦合仿真系統(tǒng)研制.pdf

1、抽水蓄能發(fā)電技術的迅猛發(fā)展，已經成為當前最大的儲能方式之一，對電力系統(tǒng)的調峰填谷、調頻調相及事故備用等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。它主要的特點是單機容量大，轉速高，工況多轉換頻繁，運行環(huán)境較常規(guī)水輪機更加惡劣。隨著使用年限的增長，發(fā)電電動機發(fā)生的故障也越來越多。除常規(guī)的外部檢測手段以外，如何利用電機內部的運行情況判斷電機是否正常，是目前的研究熱點之一。通過電機多物理場的計算，能夠分析電機內部的電磁、溫升、結構等特性，能夠較快速的監(jiān)測電機

2、運行狀況。然而現(xiàn)有多物理場計算方法數(shù)值傳遞存在不足之處，且有限元軟件多操作復雜，不適合于現(xiàn)場工作人員。開發(fā)新的簡單易懂的電機電磁-溫度-結構耦合計算系統(tǒng)成為一種重要的解決途徑。
　　通過論述開發(fā)仿真系統(tǒng)的目的及用途，展開電機多物理場計算平臺的需求分析，闡明仿真系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能主要包含電磁、溫度以及電磁-溫度-結構耦合計算，根據(jù)多物理場計算的一般過程，擬定出輸入?yún)?shù)、路徑保存、參數(shù)傳值、接口技術、求解計算等模塊，總結得到模塊實現(xiàn)的關

3、鍵難點，并對系統(tǒng)總體框架進行了設計。
　　對仿真平臺要解決的難題及解決方法進行論述，主要為采用場路結合方法實現(xiàn)電磁分析的模塊；通過電磁、溫度計算結果的異型網(wǎng)格映射技術，實現(xiàn)電磁-溫度-結構耦合計算功能。
　　解決了關鍵點后，對系統(tǒng)各模塊進行了設計，并完成各模塊的功能，實現(xiàn)各模塊的功能后，需要對各模塊間的數(shù)據(jù)傳遞方法進行研究，主要為數(shù)據(jù)庫方式處理輸入數(shù)據(jù)，多種輸出數(shù)據(jù)的處理方式，再有通過前臺調用外部軟件進行物理場計算的通用接口

4、技術。通過實現(xiàn)以上模塊的功能，各功能間數(shù)據(jù)的傳遞，外部調用計算后，整個系統(tǒng)的需要達成的目標就全部完成，仿真平臺也就開發(fā)結束。
　　最后通過廣州抽水蓄能電站（以下簡稱廣蓄）內一臺服役機組進行了驗證計算。采用電磁計算模塊對該臺發(fā)電電動機發(fā)電和電動工況進行了電磁特性對比分析，提取電磁分析得到的渦流損耗，采用溫度計算模塊進行穩(wěn)態(tài)溫度場分析，最后通過電磁-溫度-結構的耦合計算模塊，利用異型網(wǎng)格映射技術對電機額定運行、甩負荷以及飛逸工況進行了