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2.935 MW永磁同步风力发电机电磁设计与仿真
作者：温嘉斌 李金泽
来源：《哈尔滨理工大学学报》2016年第04期
摘要：分析了表面式与内置式永磁同步发电机转子结构上的差异，选定电机的转子结构型式，对永磁同步风力发电机的性能特点进行了分析和研究，计算了2，935 Mw高速永磁同步风力发电机的电磁方案，对上述确定的电磁计算方案，利用有限元软件进行仿真，分析了发电机的空载、负载、短路特性，研究了电压波形正弦性畸变率、齿槽转矩、功率因数、短路电流的计算，经验证，各项性能满足设计要求，
关键词：有限元方法；永磁电机；风力发电；电磁设计；性能分析 DOI：10.15938/j.jhust.2016.04.019 中图分类号：TM301.4 文献标志码：A
文章编号：1007-2683（2016）04-0101-05 0引言
近几年环境污染愈发严重，新能源的研究和利用越来越受到人们的重视，而风能由于其分布面积广、总量大等特点成为可再生能源中的研究热点，风力发电逐渐变成除火电、水电、核电之外的第四大发电方式，目前在国内半直驱永磁同步发电机的设计还处于探索阶段，设计方法还不成熟，因此研究Mw级半直驱风力发电机将会有利于提高我国风力发电设计的整体能力，推进风力发电行业的发展，加快我国风电机组的国产化步伐，缩小我国与发达国家风电技术上的差距，为我国的环保与能源事业尽一份力。
永磁发电机的优点是不需要电励磁，可实现无刷化，无励磁损耗，效率高，同时可以提高电机的功率密度，虽然发电机成本增加，但对于降低机组的振动噪声和提高运行可靠性有着重要意义，文对永磁同步电机气隙磁密的影响因素进行了分析，文应用傅里叶分解得出了传统的多相异步电动机谐波电流与建立的谐波电势的关系，谐波次数较低，忽略了高次谐波，文对传统电励磁的同步发电机定子斜槽的空载电压波形进行了数值计算，同时对齿磁通进行了计算，文通过非均匀气隙法、多段磁钢法、调整磁极宽度、斜槽法等方法，优化气隙磁场来改善电机性能，本文利用有限元软件对电机进行空载、负载、短路性能分析，主要包括空载电压，齿槽转矩、负载电磁转矩、功率因数的分析。