大功率超導(dǎo)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).pdf

1、伴隨著能源危機(jī)和環(huán)境污染的加劇，風(fēng)能作為一種可持續(xù)發(fā)展且無(wú)污染的新能源備受關(guān)注，在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)單機(jī)容量朝著大型化發(fā)展。傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)因其功率密度小在大功率發(fā)電機(jī)組中應(yīng)用受限，超導(dǎo)技術(shù)可以使發(fā)電機(jī)小型化，功率更強(qiáng)大，工作性能穩(wěn)定。本文提出一種海上大功率超導(dǎo)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，具體內(nèi)容歸納如下:
　　超導(dǎo)風(fēng)力發(fā)電機(jī)是涉及電磁場(chǎng)、受力分析、轉(zhuǎn)矩分析、溫度場(chǎng)分析、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)等多個(gè)學(xué)科知識(shí)的復(fù)雜設(shè)備。針對(duì)傳統(tǒng)大功率發(fā)電

2、機(jī)質(zhì)量體積大、安裝和維護(hù)成本高等問(wèn)題，采用二維穩(wěn)態(tài)有限元法對(duì)10兆瓦全超導(dǎo)風(fēng)力發(fā)電機(jī)電磁結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。論述發(fā)電機(jī)本體結(jié)構(gòu)參數(shù)，給出電動(dòng)勢(shì)求解結(jié)果和發(fā)電機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)分布情況。通過(guò)同功率等級(jí)下超導(dǎo)發(fā)電機(jī)與永磁發(fā)電機(jī)重量及成本比較方案，體現(xiàn)超導(dǎo)發(fā)電機(jī)體積小重量輕的優(yōu)勢(shì)。
　　利用有限元法結(jié)合參數(shù)化思想來(lái)優(yōu)化發(fā)電機(jī)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(jī)參數(shù)優(yōu)化過(guò)程，將優(yōu)化前后發(fā)電機(jī)電磁性能進(jìn)行比較，驗(yàn)證參數(shù)化方法的可行性和

3、有效性。
　　為了評(píng)價(jià)發(fā)電機(jī)性能的優(yōu)劣，對(duì)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(jī)效率，重點(diǎn)對(duì)定子鐵心損耗進(jìn)行數(shù)值分析。論述了該超導(dǎo)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)滿足功率要求，性能良好。
　　通過(guò)耦合場(chǎng)分析轉(zhuǎn)子受力情況完成轉(zhuǎn)子支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保障發(fā)電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定。同時(shí)避免共振情況發(fā)生，對(duì)超導(dǎo)線圈固有振動(dòng)特性進(jìn)行研究，得到模態(tài)分析結(jié)果。最后考慮本文超導(dǎo)風(fēng)力發(fā)電機(jī)復(fù)雜程度和成本問(wèn)題，結(jié)合常用工質(zhì)和冷