2MW直驱永磁发电机电磁初步计算

wshf · 发表于 2011-7-17 18:52

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本帖最后由 wshf 于 2011-8-10 14:52 编辑

本文是去年投稿于论坛电子期刊的一篇文章，现在贴出来以便大家讨论学习并欢迎各位指正！

思路：根据文章《An Engineering Design of 2MW Direct-drive permanent-magnet Wind-power Generation System》提供的2MW永磁发电机数据，利用Speed软件推算出其电磁方案，然后再用Flux进行电磁计算，最后对两个电磁软件计算的一些参数进行对比分析。

1.
文章《An Engineering Design of 2MW Direct-drive permanent-magnet Wind-power Generation System》提供的2MW永磁发电机的数据如下：

额定输出功率	2120	Kw
额定电压	660	V
额定电流	1936	A
额定功率因数	0.98
额定效率	95.1	%
额定转速	22.5	RPM
额定频率	11.25	Hz
极对数	30
槽数	288
定子外径	3800	mm
定子内径	3480	mm
铁芯长度	1300	mm
气隙长度	5	mm
槽深	85	mm
槽宽	17.2	mm
槽楔厚度	5	mm
磁钢高度	22	mm
磁钢宽度	125	mm
剩磁	1.15	T
矫顽力	915	kA/m
最大磁能密度	263.1	kJ/m3
相对磁导率	1.03

wshf · 发表于 2011-7-17 18:55

本帖最后由 wshf 于 2011-8-10 15:43 编辑

2.
根据SPEED推算电磁方案如下：

推算的主要是线圈匝数和并联支路数。本例中电机的每极每相槽数为1 3/5，根据分数槽的绕组对称条件可知此电机的最大并联支路数为amax=12，实际支路数a可以小于amax，但amax必须是a的整数倍。因为在本例中铁芯的长度已给定，所以在SPEED中主要是调整线圈匝数和并联支路，以满足反电势的要求，若需微调的话，可以考虑提高或降低绕组因数。当线圈的匝数定了，根据相关的绝缘规范和电流密度可大致的把线规确定下来。最后调节功角的大小来满足功率的要求。在整个调节过程中必须先根据经验给定功角的初始值。

电机结构模型：

绕组形式：

绕组节距：4；线圈匝数：8；线规：2（4 x 8）；并联支路数：12

wshf · 发表于 2011-7-17 18:57

本帖最后由 wshf 于 2011-8-10 15:45 编辑

结果数据（不斜极）：

电流、反电势及转矩波形：

wshf · 发表于 2011-7-17 19:00

3.
利用Flux进行电磁计算：

由于时间的缘故，在此只是进行了空载计算，有兴趣的朋友可进行下三相短路及退磁检验、负载计算、齿槽转矩和斜槽计算。

FLUX中建模只需建立单元电机即可，本例的单元电机为5极24槽。根据SPEED中推算出的绕组形式来设置线圈的Face region。

电机模型及网格剖分：

空载磁场分布：

wshf · 发表于 2011-7-17 19:02

本帖最后由 wshf 于 2011-8-10 15:46 编辑

空载磁密分布：

空载反电势及FFT：

基波相电压有效值为369V，由于采用磁极削角电压波形的正弦性很好且谐波很小

wshf · 发表于 2011-7-17 19:04

本帖最后由 wshf 于 2011-8-10 15:48 编辑

空载气隙磁密及FFT：

气隙磁密基波峰值为0.8954 T

4.
空载计算中一些参数的对比：

	SPEED计算值	FLUX计算值
反电势	381V（不斜极）	369V
反电势	375V（斜极）	369V
气隙磁密平均值	0.5769T	0.5525T
气隙磁密峰值	0.8393T	0.8954T

通过以上数据可以看出SPEED和FLUX两大电磁软件的计算结果基本上差不太多，在本例中误差的原因（排除两软件本身计算差别）主要是在FLUX建模中磁极削角的大小，另外在用这两大电磁软件计算时，定、转子所用材料在性能上存在差异。

wshf · 发表于 2011-7-17 19:05

5.
结论：

利用SPEED推算的2MW的电磁方案，经过FLUX计算验证，此方案是可行的，但并非唯一。通过对SPEED和FLUX计算值的对比，可知两者的计算结果基本一致。由于SPEED的计算速度非常快，所以在做电机初步方案设计时，可以考虑用SPEED。当电磁方案确定后可以利用FLUX的强大后处理来做电磁计算报告。

kch · 发表于 2011-7-18 05:59

谢谢楼主分享，要是能一次性下载下来就更好了

20041199 · 发表于 2011-7-21 10:17

回复 7# wshf
对你用flux计算2MW电机很感兴趣，能否交换下计算模型，我的是11KW盘式电机？

Actuator77 · 发表于 2011-7-31 08:18

请问楼主，如何确定定转子材料的B－H曲线呢？毕竟文章不会给出这些数据，是Speed自身的设置么？

NJNTJSB · 发表于 2011-7-31 09:17

谢谢楼主分享,正需要研究的例子.

zxh596286 · 发表于 2011-8-8 00:07

楼主，你好，请关注你的贴子，湘潭2MW电机的并联支路数不是16，而是12，算法为a=2p/d=60/5=12.
即然你发了此贴，最好把更准确的数据公布出来，呵呵。

zxh596286 · 发表于 2011-8-8 00:08

如何可以免费使用speed软件？

wshf · 发表于 2011-8-9 16:36

还望知道湘潭2MW电机参数的能指导下，我也好重新计算下。
据说其铁芯无通风沟，在此也求证下。

yg_311 · 发表于 2011-9-22 10:10

ddddddddddddddddd

hustzheng · 发表于 2011-10-24 15:52

我可以帮大家找到数据直驱的双馈的高速永磁的谁能教我flux的使用方法

Actuator77 · 发表于 2011-10-31 11:03

请教楼主两个问题：1、楼主用的SPEED是哪个版本呢；2、SPEED中永磁体斜极怎么设置

qiudk2008 · 发表于 2011-11-24 09:14

感谢楼主分享

syzh1998 · 发表于 2011-11-24 11:48

学习了，感谢分享！

zhangshk · 发表于 2011-12-5 20:43

标记学习多谢楼主

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