宽变速同步发电机的优化设计

毕设中期答辩宽变速同步发电机的优化设计39031102 徐优指导老师：王自强主要内容毕设进展情况具体成果展示未解决的问题后期工作安排一 毕业设计的进展情况通过查阅大量资料，理解了宽变速同步发电机的工作原理。通过学习电机设计的相关资料，根据技术要求，计算出了宽变速同步发电机的各项参数。在ansoft的RMxprt中建立了电机的模型，对所建模型进行仿真，并对仿真的曲线进行分析讨论。把模型导入到maxwell2D里面，再进行仿真分析，观察磁通密度、磁力线等的分布图。二 具体成果展示这里我要做的宽变速同步发电机其实就是双馈发电机。1 对宽变速同步发电机的原理的理解宽变速同步发电机采用绕线式异步电机，定子直接与电网相连，转子侧通过变流器与电网相连。当负载和转速发生变化时，通过调节输入转子绕组的电流，不仅能保持定子输出的电压和频率不变，而且还能调节双馈发电机的功率因数。宽变速同步发电机的转子具有三相励磁绕组结构，当通以某一频率（转差频率）的交流电时，就会产生一个相对转子旋转的磁场，转子的实际转速加上交流励磁产生的旋转磁场所对应的转速等于同步转速，则在电机气隙中形成一个同步旋转磁场，在定子侧感应出同步频率的感应电势。2 参数的计算额定容量：120KVA额定电压：200V转速范围：4800-9000rpm极数：2P=4定子槽数：48转子槽数：36定子外径：348mm定子内径：222mm转子外径：221mm转子内径：80mm铁芯长度：180mm3 模型的建立和仿真分析从仿真的数据可以看出定子输出相电压是115.467v对应的线电压刚好是200v。定子磁密和定子热负荷都是符合经验值的，但是转子磁密和转子热负荷似乎有点偏高。相电流随转速变化曲线 0.002000.004000.006000.008000.0010000.00Speed(rpm)0.0050.00100.00150.00200.00250.00Phase Current(A)ANSOFTCurve InfoStator Output Phase CurrentRotor Input Phase Current Referred to Stator由图可以看出，转速在4800-9000rpm的相电流是恒定的。输出功率随转速的变化的曲线 0.002000.004000.006000.008000.0010000.00Speed(rpm)-25.0025.0075.00125.00175.00Input/Output Power(kW)ANSOFTCurve InfoStator Output PowerRotor Output PowerTotal Output PowerMechanical Input Power由图可以看出转速在4800-9000rpm范围内，定子输出功率不变，转子输出功率随转速的上升而增加，总的输出功率也是上升的，此时s0时，电机超同步运行，转差功率为sPem0，表示转子方电源吸收由电机气隙回馈的一部分电磁功率，此时原动机提供的机械功率为(1+s)P em，表示定子方发出的电功率以及转子方电源吸收的电功率全部由原动机承担。在小于4800rpm的时候，0s0，表示电磁功率一部分由转子方电源提供。4 导入maxwell2D中进行瞬态分析下面为7800rpm时间为0.01s时的网格剖分图。网格划分对有限元求解非常重要，网格越细则离散域的近似程度越好，计算结果也越精准，但计算量和误差都将增大。下图为磁通密度分布图场图动态模拟观察磁通密度矢量分布图定子输出电流由图可以看出定子输出电流随时间有个过渡过程，逐渐成为三相正弦转子感应电压同定子感应电流一样，转子感应电压也需要一个过渡过程。定子感应相电压由于“齿槽效应”的存在，定子感应电压不是完美的三相正弦波形，由图可以看出相电压的有效值近似为115V，与技术要求中的200/115V一致，也和在RMxprt中仿真的结果一致。三 还没有完成的工作1优化设计已经有了自己的想法并且也着手做了，但是不是老师想要的方法，现在在重新做，由于计算量特别大，目前没有出来结果。2磁场发热散热和机械强度的校核还没有计算。四 后期工作安排第8、9周对磁场进行发热散热计算和机械强度校核设计第10、11周进行优化设计第12周对优化结果分析研究第13、14周撰写毕业论文第15、16周对论文进行修改，参加毕业设计论文答辩。