發(fā)布時(shí)間：2024-03-19 20:49

    大型交流勵(lì)磁發(fā)電-電動(dòng)機(jī)具有運(yùn)行效率高、支持變速運(yùn)行、運(yùn)行工況多樣等特點(diǎn),能夠?qū)崿F(xiàn)靈活的功率控制、快速的功率響應(yīng)、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等功能,是一種適應(yīng)于現(xiàn)代電力系統(tǒng)的變速大型儲(chǔ)能(發(fā)電)機(jī)組,在儲(chǔ)能電站與水力發(fā)電站具有廣闊的應(yīng)用前景,也是我國在大型發(fā)電裝備領(lǐng)域急需掌握的關(guān)鍵技術(shù)。目前,對(duì)于大型交流勵(lì)磁發(fā)電-電動(dòng)機(jī)關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)的研究尚存在諸多不足,在電機(jī)分析模型、電磁計(jì)算與電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法等方面仍有改進(jìn)的空間。本文針對(duì)大型交流勵(lì)磁發(fā)電-電動(dòng)機(jī)的建模與電磁設(shè)計(jì)分析中的關(guān)鍵技術(shù)展開研究,圍繞電機(jī)數(shù)學(xué)建模、參數(shù)計(jì)算、電磁計(jì)算與優(yōu)化設(shè)計(jì)等主題開展了分析與研究,提出了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型、電磁分析方法與優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,并通過理論分析與對(duì)比驗(yàn)證證明了其可行性與優(yōu)越性。建立了基于螺旋矢量的大型交流勵(lì)磁發(fā)電-電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型,解決了該類電機(jī)穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)與諧波分析模型不統(tǒng)一的問題。研究了雙電氣端口諧波源與轉(zhuǎn)速波動(dòng)所產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)電流諧波響應(yīng)特性,明確了諧波響應(yīng)特性與諧波源相序、頻率等特征及電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速之間的關(guān)聯(lián)性,指出了危險(xiǎn)諧波源的特征。研究了考慮諧波影響的電機(jī)穩(wěn)態(tài)功率特性,建立了功率分量與運(yùn)行工況的對(duì)應(yīng)關(guān)系,明確了各功率分量來源的物理本質(zhì)。提出了電機(jī)模型參數(shù)的有限元計(jì)算方法,該方法通過建立電機(jī)詳細(xì)漏電感模型,采用有限元仿真析取計(jì)算不同工況下的詳細(xì)電感參數(shù),從而彌補(bǔ)新型電機(jī)參數(shù)解析計(jì)算因?yàn)槿狈υ囼?yàn)修正而造成的誤差。分析了電機(jī)模型參數(shù)的靈敏度,明確了在精確模型中需考慮參數(shù)漂移現(xiàn)象的模型參數(shù)。基于三相短路電流表達(dá)式的推導(dǎo),提出一種結(jié)合有限元與數(shù)值擬合的瞬態(tài)參數(shù)解析計(jì)算方法,能夠考慮瞬態(tài)過程中磁路飽和程度變化的影響,提高了瞬態(tài)參數(shù)計(jì)算的精確性。建立了對(duì)大型交流勵(lì)磁發(fā)電-電動(dòng)機(jī)可能采用的繞組結(jié)構(gòu)特別是非常規(guī)繞組具有普遍適用性的氣隙磁勢(shì)函數(shù)解析計(jì)算模型。提出了基于許-克變換和基于靜電場有限元計(jì)算復(fù)數(shù)相對(duì)磁導(dǎo)函數(shù)的兩種快速精確計(jì)算方法,并通過對(duì)比驗(yàn)證了所提出方法在精確性與計(jì)算時(shí)間上的優(yōu)勢(shì)。建立了交流勵(lì)磁發(fā)電-電動(dòng)機(jī)電磁激振力波與電磁振動(dòng)的解析計(jì)算模型,提出了定轉(zhuǎn)子雙邊疊片式開口槽電機(jī)表面附加損耗的解析計(jì)算模型與有限元計(jì)算方法,形成了完備的大型交流勵(lì)磁發(fā)電-電動(dòng)機(jī)電磁分析與設(shè)計(jì)方法體系。建立了大型交流勵(lì)磁發(fā)電-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)仿真模型,分析了轉(zhuǎn)子變頻器的輸出諧波特性及電流諧波對(duì)電機(jī)運(yùn)行特性的影響,并明確了電流諧波的抑制措施。將電機(jī)運(yùn)行點(diǎn)在設(shè)計(jì)運(yùn)行域內(nèi)的變化通過運(yùn)行狀態(tài)予以參數(shù)化表示,分析了運(yùn)行狀態(tài)變化對(duì)電機(jī)運(yùn)行特性的影響。提出了考慮電流諧波與運(yùn)行狀態(tài)變化影響的電機(jī)設(shè)計(jì)方法優(yōu)化措施。開展了不同型式的繞組產(chǎn)生的繞組磁勢(shì)諧波特性的分析。系統(tǒng)分析了不同的定轉(zhuǎn)子繞組選型與匹配所產(chǎn)生的電磁力波特性,明確了可能產(chǎn)生危險(xiǎn)電磁振動(dòng)的電磁激振力波與產(chǎn)生電磁力波的氣隙諧波磁場分量,特別是與繞組磁勢(shì)諧波相關(guān)的電磁激振力波。在此基礎(chǔ)上,提出了電機(jī)定轉(zhuǎn)子繞組選型與匹配的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,降低電機(jī)電磁振動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。分析了保持齒槽尺寸恒定時(shí),氣隙長度變化對(duì)電機(jī)電磁特性的影響,提出一種基于帕累托前沿雙目標(biāo)優(yōu)化的氣隙長度優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。采用磁性槽楔降低磁導(dǎo)諧波的影響,并將該優(yōu)化設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于了一種通過磁性槽楔選型與減小氣隙長度聯(lián)合優(yōu)化電機(jī)經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)化設(shè)計(jì)。優(yōu)化了電機(jī)運(yùn)行效率,降低了變頻器容量需求,提高了電機(jī)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。
【圖文】：

科 技 大 學(xué) 博 士 學(xué) 位 發(fā)展以智能電網(wǎng)、高比例可再生能源與清潔能一代電力系統(tǒng)已經(jīng)迫在眉睫[3, 4]。而在目前的電力系統(tǒng)的關(guān)鍵支撐與重要基礎(chǔ)[5, 6]，是目前我國能源體系轉(zhuǎn)型與新一代電力系統(tǒng)建設(shè)的重局以來，我國高度重視抽水蓄能儲(chǔ)能建設(shè)與利趨緩的同時(shí)，抽水蓄能裝機(jī)增速與發(fā)電增速都發(fā)展“十三五”規(guī)劃，2016-2020 年期間，我國力爭到 2020 年達(dá)到在運(yùn)抽水蓄能裝機(jī)容量 4翻一番。

據(jù)來源中國電力工業(yè)聯(lián)合會(huì)年度電力工業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，以最終公布數(shù)據(jù)為準(zhǔn)；-2016 年全國總裝機(jī)與抽水蓄能裝機(jī)容量、發(fā)電達(dá)國家的變速抽水蓄能電站發(fā)展歷史悠久特點(diǎn)。近年來，在水電站使用變速發(fā)電-電動(dòng)[8, 9]。截至 2015 年，，部分國家抽蓄裝機(jī)占其聯(lián)曾開展過雙軸勵(lì)磁汽輪發(fā)電機(jī)、變速水再有進(jìn)一步研究的報(bào)道[10]。 【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM302

【參考文獻(xiàn)】

 

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張菊梅;張程;;抽水蓄能制度變遷及其對(duì)行業(yè)影響淺析[J];經(jīng)濟(jì)師;2015年10期

2 V.科里塔諾夫;趙慧明;朱曉紅;;美國抽水蓄能電站分析[J];水利水電快報(bào);2015年06期

3 李輝;陳耀君;趙斌;楊超;胡姚剛;劉盛權(quán);楊東;梁媛媛;;雙饋風(fēng)電場抑制系統(tǒng)次同步振蕩分析及控制策略[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);2015年07期

4 王偉華;王紅宇;許國瑞;康錦萍;孫玉田;;基于時(shí)步有限元的抽水蓄能電機(jī)瞬態(tài)參數(shù)計(jì)算方法的對(duì)比[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2015年01期

5 劉健俊;鄭小康;錢昌燕;駱林;杜芳勉;;可變速抽水蓄能發(fā)電電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)[J];東方電機(jī);2014年04期

6 李俊卿;王棟;;雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路時(shí)定子電流諧波分析[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2014年21期

7 李琛;章躍進(jìn);周曉燕;仇志堅(jiān);;定子開槽表貼式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子偏心空載氣隙磁場全局解析法[J];電機(jī)與控制學(xué)報(bào);2014年10期

8 郭思源;周理兵;;表面埋入式永磁電機(jī)磁場解析[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);2015年03期

9 宮海龍;孫玉田;梁艷萍;王亮;;多相高速混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)氣隙磁場解析研究[J];電機(jī)與控制學(xué)報(bào);2014年01期

10 羅莎莎;劉云;劉國中;聶金峰;;國外抽水蓄能電站發(fā)展概況及相關(guān)啟示[J];中外能源;2013年11期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前7條

1 韓鵬;雙定子無刷雙饋電機(jī)設(shè)計(jì)與驅(qū)動(dòng)控制[D];東南大學(xué);2017年

2 劉光軍;繞線轉(zhuǎn)子無刷雙饋電機(jī)電磁分析和瞬態(tài)模型研究[D];華中科技大學(xué);2016年

3 凌在汛;籠型實(shí)心轉(zhuǎn)子屏蔽感應(yīng)電機(jī)電磁場及參數(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2015年

4 王新穩(wěn);復(fù)解析保角變換在電磁工程中的應(yīng)用研究[D];西安電子科技大學(xué);2011年

5 朱滿座;數(shù)值保角變換及其在電磁理論中的應(yīng)用[D];西安電子科技大學(xué);2008年

6 姚駿;交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)及其勵(lì)磁電源的控制策略研究[D];重慶大學(xué);2007年

7 孫玉田;交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)及其系統(tǒng)的運(yùn)行分析[D];沈陽工業(yè)大學(xué);1997年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 李秋實(shí);雙饋抽水蓄能機(jī)組建模理論及控制規(guī)律研究[D];華北電力大學(xué);2014年

2 楊強(qiáng);兆瓦級(jí)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)研究[D];湖南大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2651430