大功率超導風力發(fā)電機的結(jié)構(gòu)設計.pdf

1、伴隨著能源危機和環(huán)境污染的加劇，風能作為一種可持續(xù)發(fā)展且無污染的新能源備受關(guān)注，在風力發(fā)電領(lǐng)域有著廣泛應用。近年來，風力發(fā)電機單機容量朝著大型化發(fā)展。傳統(tǒng)發(fā)電機因其功率密度小在大功率發(fā)電機組中應用受限，超導技術(shù)可以使發(fā)電機小型化，功率更強大，工作性能穩(wěn)定。本文提出一種海上大功率超導風力發(fā)電機，具體內(nèi)容歸納如下:
　　超導風力發(fā)電機是涉及電磁場、受力分析、轉(zhuǎn)矩分析、溫度場分析、冷卻系統(tǒng)設計等多個學科知識的復雜設備。針對傳統(tǒng)大功率發(fā)電

2、機質(zhì)量體積大、安裝和維護成本高等問題，采用二維穩(wěn)態(tài)有限元法對10兆瓦全超導風力發(fā)電機電磁結(jié)構(gòu)進行初步設計。論述發(fā)電機本體結(jié)構(gòu)參數(shù)，給出電動勢求解結(jié)果和發(fā)電機內(nèi)部磁場分布情況。通過同功率等級下超導發(fā)電機與永磁發(fā)電機重量及成本比較方案，體現(xiàn)超導發(fā)電機體積小重量輕的優(yōu)勢。
　　利用有限元法結(jié)合參數(shù)化思想來優(yōu)化發(fā)電機的轉(zhuǎn)速、屏蔽層厚度等結(jié)構(gòu)參數(shù)。給出了三維瞬態(tài)下發(fā)電機參數(shù)優(yōu)化過程，將優(yōu)化前后發(fā)電機電磁性能進行比較，驗證參數(shù)化方法的可行性和

3、有效性。
　　為了評價發(fā)電機性能的優(yōu)劣，對輸出特性深入分析。主要獲取了電壓、電流、磁密和轉(zhuǎn)矩波形，提取諧波分析波形質(zhì)量。關(guān)注發(fā)電機效率，重點對定子鐵心損耗進行數(shù)值分析。論述了該超導風力發(fā)電機的設計滿足功率要求，性能良好。
　　通過耦合場分析轉(zhuǎn)子受力情況完成轉(zhuǎn)子支撐結(jié)構(gòu)設計，保障發(fā)電機運行穩(wěn)定。同時避免共振情況發(fā)生，對超導線圈固有振動特性進行研究，得到模態(tài)分析結(jié)果。最后考慮本文超導風力發(fā)電機復雜程度和成本問題，結(jié)合常用工質(zhì)和冷