[发明专利]一种永磁风力发电机中涡流损耗分析方法

说明书

技术领域

本发明属于仿真技术领域，具体是一种针对新能源应用领域中广泛的永磁风力发电机中进行涡流损耗的分析方法，即，永磁风力发电机中涡流损耗分析方法。

背景技术

目前,由于不可再生能源日趋枯竭等因素的影响,风能已成为21世纪最有发展前景的绿色能源之一,凭借其巨大的商业潜力和环保效益，得到世界各国的普遍重视及开发利用。风能作为一种可持续发展的清洁能源，风力发电技术发展前景美好，这种新的电力来源将逐步进入百姓家庭,最终将成为大众生活的一部分。

随着小型永磁风力发电机应用范围的扩展，电机性能需要不断优化，不仅功率密度成为衡量其性能好坏的参数，而且高效性、高节能率和低损耗也成为研究热点，特别是降低运行温升成为首要任务。然而，温升是各种损耗的综合表象，要想降低温升必须明确产生损耗的热源，以便从根源上解决温升问题。对于永磁风力发电机运行过程的损耗大致可分为定子铜损、铁损、转子和沟槽涡流损耗、机械损耗及电气附加损耗，其中前三项损耗在总损耗中占主导地位，而铜损是由电机绕组线径及电流基本决定，难以确定的是定子铁心、转子永磁体及沟槽中的涡流损耗，尤其是对于永磁风力发电机。因此，准确确定涡流损耗及其影响因素，对降低电机总损耗、提高效率以及提升电机的性能都有重要的意义。由于在永磁电机中旋转磁场与感应电流形成的交变磁场共同存在，同时风力发电运行工况的随机性较强，其磁场的控制性小，电磁场属于非线性瞬态场，也是无源涡流场，产生的涡流损耗不仅受磁场交变频率、幅值制约，还与磁场密度及波形密切相关，使得旋转磁场与交变磁场所产生的铁心、永磁体及沟槽涡流损耗不确定性较大。因此，从数值角度准确计算涡流损耗几乎不可能。

2006-2010年期间，哈尔滨工业大学以江善林为首的研究团队针对高速永磁同步电机的损耗分析与温度场计算展开研究，采取了比较经典的Bertotti损耗分离计算模型(1)计算了铁心中的涡流损耗；

Pec=kecf1.5Bm2sinh(kf)-sin(kf)cosh(kf)-cos(kf)---(1)]]>

式中，B_m为磁密幅值，T；f为磁场交变频率，Hz；k_ec、k涡流损耗系数及电压波形系数，取决于硅钢片材料的物化特性；

槽内导体的涡流损耗以计算模型(2)计算。