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基于定子全浸式及绕组内冷式的蒸发冷却永磁直驱风力发电机优化设计研究
1
作者 程自然 阮琳 +2 位作者 杨劼 高剑 黄守道 《大电机技术》 2024年第1期22-28,39,共8页
为了充分发挥蒸发冷却技术在风力发电领域中高效的散热性能以及免维护的自循环特性,本文基于发电机定子全浸泡以及绕组空心导线内冷的两种散热形式,对一系列不同功率等级下的直驱式永磁风力发电机进行了优化设计研究,并对不同冷却技术... 为了充分发挥蒸发冷却技术在风力发电领域中高效的散热性能以及免维护的自循环特性,本文基于发电机定子全浸泡以及绕组空心导线内冷的两种散热形式,对一系列不同功率等级下的直驱式永磁风力发电机进行了优化设计研究,并对不同冷却技术路线下的电机优化设计方案进行了对比和分析。本文首先分析了不同技术路线下不同蒸发冷却系统各自所具有的特点及优势;之后基于电磁场和传热学理论建立了发电机电磁参数及温度场的分析计算模型,并基于冷却系统的结构布局分析了不同技术路线下发电机定子的传热特性;最后基于发电机电磁场和温度场的耦合分析建立了风力发电机的优化设计模型,通过多目标遗传优化算法,对2MW、5MW和10MW三种不同功率等级下的直驱式永磁风力发电机进行了以材料和成本为目标的电机系统优化设计。优化结果及对比分析表明,针对兆瓦级直驱式风力发电机而言,采用空心导线内冷式技术更具有设计成本和冷却性能上的优势,本文中的优化方法和策略可以为蒸发冷却永磁直驱式风力发电机的优化设计提供理论依据和设计基础。 展开更多
关键词 永磁直驱式风力发电机 蒸发冷却技术 电机散热性能 电磁参数模型 优化设计
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计及电磁-传热影响的蒸发冷却风力发电机定子铁心穿管结构优化设计
2
作者 程自然 王宇 +2 位作者 高剑 黄守道 阮琳 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期1684-1697,共14页
采用自循环式蒸发冷却技术是提升大容量风力发电机组散热能力和可靠性的一种经济且有效的方式,然而在传统电机的分析设计和性能预测过程中,往往会忽略定子局部穿管结构的改变对电机电磁性能的影响,同时也会忽略这部分接触热阻在热传导... 采用自循环式蒸发冷却技术是提升大容量风力发电机组散热能力和可靠性的一种经济且有效的方式,然而在传统电机的分析设计和性能预测过程中,往往会忽略定子局部穿管结构的改变对电机电磁性能的影响,同时也会忽略这部分接触热阻在热传导过程中对电机冷却性能的影响。对此,该文首先基于风力发电机的运行特性和单元灵敏度方法分析了定子铁心穿管结构对电机电磁及冷却性能的影响,然后通过小倾角自循环管道换热实验以及接触热阻温升实验对空心圆铜管的换热能力以及接触热阻进行了分析和测试,最后建立了以电磁及传热性能为优化目标的铁心穿管结构优化策略,并以一台10 MW永磁直驱式风力发电机为研究对象,对定子铁心穿管结构开展了优化设计研究。通过优化方案的有限元分析验证说明,提出的优化策略可以准确且有效地满足电机电磁和冷却性能的设计要求,同时从电磁和散热两个维度来评估,所提出的优化策略同样适用于相同应用场景下的其他永磁同步电机。 展开更多
关键词 蒸发冷却风力发电机 定子铁心穿管冷却 电磁及冷却特性 接触热阻 单元灵敏度分析 优化设计
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空心导线对内冷式风力发电机电磁及冷却特性的影响研究 被引量：3
3
作者 程自然 阮琳 +2 位作者 高剑 黄守道 杨劼 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期4789-4799,共11页
采用蒸发内冷式空心导线冷却是提升电机散热性能的一种经济而又有效的方式,针对风力发电机小倾角自循环系统中内冷式空心导线的结构布置形式,分析空心导线对发电机电磁及冷却性能的影响。首先,基于永磁风力发电机恒端电压控制策略对功... 采用蒸发内冷式空心导线冷却是提升电机散热性能的一种经济而又有效的方式,针对风力发电机小倾角自循环系统中内冷式空心导线的结构布置形式,分析空心导线对发电机电磁及冷却性能的影响。首先,基于永磁风力发电机恒端电压控制策略对功率因数的敏感度特性进行分析,基于电磁场解析计算研究了空心导线对槽漏抗和漏磁系数的影响。之后,基于传热理论以及小倾角自循环沸腾实验对空心导线的换热能力以及极限热流密度进行研究,分析空心导线尺寸参数对两者的影响。最后,基于电磁和冷却性能的耦合优化求解得到10MW直驱式风力发电机内冷式空心导线的多目标优化帕累托前沿,使得优化方案在兼顾电磁和冷却性能两方面都具有更好的折衷性和准确性,优化方法和策略能够为内冷式风力发电机的优化设计研究提供参考和理论依据。 展开更多
关键词 蒸发内冷式风力发电机 空心导线 功率因数 极限热流密度 参数敏感性分析
原文传递
立式水轮发电机蒸发冷却转子振动特性研究
4
作者 朱坤鹏 李瑞玮 +1 位作者 杨张斌 侯哲 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2024年第4期104-112,共9页
随着水轮发电机向大容量、高转速发展,对转子冷却技术提出了更高的要求。蒸发冷却技术是一种依靠冷却介质相变吸热的高效冷却技术,但目前的蒸发冷却转子方案要求在转子上存储一定量的液态冷却介质。为研究蒸发冷却转子上液态冷却介质与... 随着水轮发电机向大容量、高转速发展,对转子冷却技术提出了更高的要求。蒸发冷却技术是一种依靠冷却介质相变吸热的高效冷却技术,但目前的蒸发冷却转子方案要求在转子上存储一定量的液态冷却介质。为研究蒸发冷却转子上液态冷却介质与转子振动特性之间的关系,本文基于某水电站立式水轮发电电动机真机模型初步建立了管道内冷式转子蒸发冷却结构,研究了不同液位高度下蒸发冷却介质对转子固有频率的影响。结果表明,随着液位高度的增加,冷却介质对管道壁面的压力逐渐增大,对转子自身的固有频率无显著影响。本文所做工作对后续进行转子蒸发冷却结构优化设计以及进一步研究液态冷却介质与转子振动特性之间的耦合关系具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 水轮发电机 转子蒸发冷却 管道内冷式 固有频率
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风力发电机对黄河三角洲水体蒸发的影响研究
5
作者 王菲菲 李国庆 +2 位作者 马龙龙 董丽 亓风娇 《地理信息世界》 2019年第3期99-103,共5页
蒸发是湿地水循环的重要组成部分和水分损失的重要途径,风力发电对水体蒸发的影响干扰湿地生态系统的水热平衡。利用SEBAL模型,采用风力发电机建设前2004年、2005年、2009年的Landsat 5数据,风力发电机建成后2013年、2015年的Landsat 8... 蒸发是湿地水循环的重要组成部分和水分损失的重要途径,风力发电对水体蒸发的影响干扰湿地生态系统的水热平衡。利用SEBAL模型,采用风力发电机建设前2004年、2005年、2009年的Landsat 5数据,风力发电机建成后2013年、2015年的Landsat 8数据,以及MODIS数据和气象数据,通过对比风力发电机建设前后以风机点为中心200m缓冲区范围内水体蒸发的变化,研究风力发电机对黄河三角洲湿地水体蒸发的影响。结果表明:①与建成前相比,风力发电机建成后风机周围各风向水体的蒸发在空间特征上趋于均匀;②与其他风向相比,风力发电机对下风向的影响更大,使下风向水体的蒸发值的均匀程度远大于上风向和旁风向。 展开更多
关键词 蒸发 风力发电机 水体 SEBAL模型 黄河三角洲
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