变速恒频水力发电技术及其发展

现有水电站多采用恒速发电系统,不仅会造成周期水能捕获效率下降还会导致机组运行环境恶化。水轮机的变速运行是克服上述弊端的关键,文中对水力发电领域变速恒频技术的应用与发展进行了综述。首先,概述了水电站常见类型以及恒速发电系统原理,并归纳了变速发电系统的优缺点;其次,介绍了变速恒频技术的主要实现方法及运行原理,对比了各变速系统的特性及差异,并分析了各系统的适用性及应用前景。最后,分析了变速恒频水力发电技术的重点与难点,并对其未来发展方向进行了展望。

变速永磁同步水轮发电机年发电量最优设计

变速恒频水力发电技术有利于改善传统恒速发电存在的综合效率低、运行条件恶劣、枯水期水资源浪费的不理想情况,对节能与机组健康运行意义重大。文中针对全功率变流器变速发电系统永磁同步电机进行优化设计,不同于经典设计方法仅优化电机额定工况运行效率。首先预分析了拟设计电机的运行工况,并建立了多个水文季节下永磁电机的效率模型。其次,求解多效率目标函数的最优解以提高发电机年发电量,进一步利用田口法结合有限元分析局部优化了永磁电机电磁性能,基于以上分步优化方法得到了电机整体结构参数。最后,130 kW全功率变流机组的实测数据验证了变速恒频发电系统的可靠性与高效性。

环状永磁转子直流无刷电机特性对比分析

建立环状永磁体转子无刷直流电机磁场解析模型。利用分离变量法求解模型中标量磁位的拉普拉斯方程与泊松方程,从而得到了电机的气隙磁密解析解,并与有限元仿真结果对比,验证了模型准确性。利用上述解析结果分别建立了环状转子与分块状转子无刷直流电机模型,对比分析了在外形尺寸和空载气隙磁密相同条件下,两类无刷直流电机的感应电动势、电磁转矩及其波动、转矩系数以及材料成本等特性,为该类电机设计及应用提供了良好的理论基础。