风电系统中感应发电机的结构设计研究

【摘要】：随着传统化石能源的日益枯竭,人类对可再生能源的需求持续增长。风能作为一种绿色、储量丰富、易利用的能源被广泛开发和利用。风力发电是风能使用的较为便捷的方式,作为风力发电系统的核心部件,感应发电机因其结构简单、成本低廉等优点而被广泛使用。本文介绍了风力发电系统的主要构成、感应发电机的工作原理。在满足技术参数的基础上,对兆瓦级鼠笼转子感应风力发电机进行结构设计与优化,以提高电机的可靠性,并进一步降低成本。根据电机设计任务书规定的电机基本规格和基本技术要求,确定了电机铁芯外径和铁芯长度等电机的主要尺寸。本文根据公式确定了电机气隙长度、并选择了合适定转子槽型和槽配合,介绍了感应发电机结构设计的基本内容、原则和方法,并通过实例讲解定子嵌线、接线方式。本文以转轴挠度为例,通过解析法和有限元法分别分析计算了电机的机械强度。重力、轴伸处的集中应力和单边磁拉力引起的转轴挠度由解析法计算,重力和单边磁拉力所引起的转轴挠度由有限元法分析,其中单边磁拉力以等效压力的形式作用在转轴上部。结果显示,解析法和有限元法所得到的转轴挠度近似相等。用SolidWorks的simulation模块仿真计算了机座的强度,包括其受力情况、位移大小以及安全系数等,并与许用值相比较。结果表明,机座强度符合设计要求。为节省电机结构设计的时间、提高工作效率,本文还探讨了用VB编程语言对SolidWorks进行二次开发。说明了直线绘制、拉伸凸台等函数的用法,并以转子冲片为例介绍了SolidWorks二次开发的原理与一般步骤。 【关键词】：风力发电机 电机结构设计 电机机械计算 二次开发
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要2-3
• abstract3-7
• 第一章 引言7-15
• 1.1 课题的研究目的和意义7-8
• 1.2 风力发电国内外发展现状8-10
• 1.2.1 国外发展现状8-9
• 1.2.2 我国风力发电的发展现状9
• 1.2.3 海上风电发展现状9-10
• 1.3 风力发电机组10-13
• 1.4 课题主要研究内容13-15
• 第二章 鼠笼转子感应发电机尺寸设计15-23
• 2.1 鼠笼转子感应发电机基本规格及技术要求15-16
• 2.1.1 鼠笼转子感应发电机的基本规格15
• 2.1.2 鼠笼转子感应风力发电机基本技术要求15-16
• 2.2 电机主要尺寸及气隙长度的确定16-18
• 2.2.1 电机主要尺寸的确定16-17
• 2.2.2 电机气隙长度的确定17-18
• 2.3 定子设计18-19
• 2.3.1 定子槽数的确定18
• 2.3.2 定子冲片的设计18-19
• 2.3.3 定子绕组型式19
• 2.4 转子设计19-22
• 2.4.1 转子冲片槽数的确定19-20
• 2.4.2 转子冲片的确定20-21
• 2.4.3 转子端环的确定21-22
• 2.5 小结22-23
• 第三章 感应发电机结构数据确定23-29
• 3.1 电机结构设计的基本内容、原则和方法23-25
• 3.1.1 电机结构设计的基本内容和原则23
• 3.1.2 电机结构设计的方法23-25
• 3.2 电机零部件的技术要求及加工工艺25-27
• 3.2.1 电机零部件的互换性25
• 3.2.2 公差、配合与表面粗糙度25-26
• 3.2.3 常用零部件的技术要求26
• 3.2.4 常用零部件的加工工艺26-27
• 3.3 定子嵌线27-28
• 3.4 小结28-29
• 第四章 鼠笼转子感应发电机机械计算29-49
• 4.1 转轴的机械计算29
• 4.2 转轴挠度的计算29-38
• 4.2.1 无作用力作用于轴伸处时，转子的重力G在轴中部引起的挠度29-33
• 4.2.2 有集中力作用于轴伸处时，轴中部截面处所引起的挠度33-35
• 4.2.3 单边磁拉力在轴中部产生的挠度35-38
• 4.2.4 轴中部的总挠度38
• 4.3 转轴机械强度的有限元算法38-42
• 4.3.1 转子基本数据：38-39
• 4.3.2 有限元计算过程39-41
• 4.3.3 有限元计算结果41-42
• 4.4 机座的机械强度42-46
• 4.4.1 电机的基本数据：42-43
• 4.4.2 有限元计算过程43-45
• 4.4.3 有限元计算结果45-46
• 4.5 小结46-49
• 第五章 SolidWorks软件的二次开发在电机结构设计中的应用49-55
• 5.1 系统开发原理49-50
• 5.2 常用函数举例50-51
• 5.3 VB二次开发SolidWorks的步骤51-53
• 5.4 结论53-55
• 第六章 结论55-57
• 参考文献57-61
• 个人简历、攻读学位期间的研究成果61-63
• 致谢63-65

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

防爆电机转轴机械计算和计算机实现    刘晓波;肖红;杨晓洲;范作智;王慧;

大型风力发电机组变桨距控制技术的研究    王浩

基于模糊PID的风力发电功率控制研究    邓文斌;王维庆;刘磊;刘明;

320kW永磁电机转轴强度校核    梁帮田;李希广;

基于PLC的风电机组控制器    曲景阳;方质彬;

海上浮式风力机系统环境载荷及耦合运动性能研究    叶小嵘

永磁直驱风电机组变桨距系统控制与保护的实现    刘滨升

风力发电机组变浆距液压控制系统的建模与仿真    袁聪

大型风力发电机组独立变桨距控制技术的研究    邓文斌

风力发电机轮毂组件的强度分析和结构优化设计    王瑞杰

变速恒频风力发电系统最大风能追踪控制    刘其辉,贺益康,赵仁德

2010年中国风电装机容量统计    

基于MATLAB的模糊控制器设计与实现    叶伟

Fuzzy-PID控制器的分析与改进    李震,陈以,韩元杰

PID模糊控制策略的MATLAB仿真初探    李鹏飞;彭效亮;

基于模糊自适应控制的风电机组变桨距系统    高文元;祝振敏;井明波;褚金;

变桨距主动失速型风力发电机组智能控制器的研究    贺平;胡申华;黄浩;王维庆;

风力发电的现状与展望    吴蓂高

风力发电机组的多模变桨距控制    姚兴佳;张雅楠;郭庆鼎;

大型风力发电机组独立桨叶控制系统    林勇刚;李伟;陈晓波;顾海港;叶杭冶;

变速恒频风力发电关键技术研究    卞松江

模糊PID控制器的设计研究    李晓丹

变速恒频双馈风力发电最大风能追踪研究    张薇

变桨距变速风力发电机组的智能控制研究    李毅

兆瓦级风力机变桨距控制系统的研究    袁海

大型风电机组变桨距系统设计及其智能控制方法研究    郭威

变速风力发电机组的电液伺服变桨距控制研究    郭朝

变桨距风力发电机组的桨距控制方法研究    韩春荣

自励感应发电机不对称运行分析    应黎明,马子余

用自激感应发电机和强制换向整流系统作为直流电源    C.H.瓦塔纳伯;A.N.巴列托;佟恩涛;

感应发电机投切电网时过渡特性的计算机仿真    何利铨;

单个小型水电站的独立感应发电机    周忠兰;

自励双馈同步感应发电机的分析与单片机控制    邱培基;郑宁;卓忠疆;

双馈同步感应发电机的最大容量和并网问题    邱培基,任义友,卓忠疆

自励磁感应发电机的试验研究    董季兰;石生;

小型水电站的感应发电机    L.帕雷罗;范淑琴;

双馈同步感应发电机的运行性能分析    胡一民;卓忠疆;邱培基;

小型水电站中利用感应发电机的变速发电系统    名仓理,小野朋贵

风电系统中感应发电机的结构设计研究    赵永正

新型感应发电机励磁控制系统设计    李世春

双馈异步感应发电机组电参数故障诊断技术的研究    杨勇

双馈型感应发电机低电压穿越时的电磁性能分析及测试方法研究    常亚利

风电系统感应发电机效率优化研究    吴帆

风力感应发电机接入弱互联系统小干扰稳定分析及控制    龚智敏

定子双绕组风力感应发电机优化设计研究    罗张尧