本文設(shè)計了一種風(fēng)浪組合發(fā)電系統(tǒng)用直線旋轉(zhuǎn)永磁電機(jī)及其電能變換單元,該電機(jī)同時利用風(fēng)能和波浪能進(jìn)行發(fā)電,輸出電能經(jīng)能量變換單元轉(zhuǎn)換為幅值和頻率恒定的正弦波交流電。相比傳統(tǒng)的風(fēng)浪組合發(fā)電系統(tǒng),基于直線旋轉(zhuǎn)永磁電機(jī)的新型風(fēng)浪組合發(fā)電系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)更加緊湊、材料利用率提高、綜合成本低等優(yōu)點。本文的主要研究內(nèi)容包括:(1)針對現(xiàn)有風(fēng)浪組合發(fā)電系統(tǒng)存在的問題,提出一種基于新型直線旋轉(zhuǎn)永磁電機(jī)的風(fēng)浪組合發(fā)電系統(tǒng)新結(jié)構(gòu),分析組合發(fā)電系統(tǒng)及直線旋轉(zhuǎn)永磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點和運行原理,建立直線旋轉(zhuǎn)永磁電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。(2)基于風(fēng)浪組合發(fā)電系統(tǒng)運行原理,指出直線旋轉(zhuǎn)永磁電機(jī)的設(shè)計特點和特殊要求,明確波浪與風(fēng)速的映射關(guān)系,給出電機(jī)轉(zhuǎn)子和動子額定速度的計算方法和計算結(jié)果。(3)根據(jù)指標(biāo)要求,開展直線旋轉(zhuǎn)永磁電機(jī)的電磁設(shè)計,并計算電機(jī)的電磁參數(shù);利用電磁場有限元方法計算電機(jī)內(nèi)的電磁場,驗證理論分析與解析計算的正確性。(4)計算和分析直線旋轉(zhuǎn)永磁電機(jī)的輸出特性,揭示電磁參數(shù)對輸出特性、氣隙磁密及磁場耦合的影響規(guī)律,實現(xiàn)參數(shù)的優(yōu)選,提高電機(jī)性能和功率密度。(5)確定風(fēng)浪組合發(fā)電系統(tǒng)輸出側(cè)能量變換單元的基本架構(gòu),建立能量變換單元的仿真模型,基于理想電壓源和場路耦合方法對能量變換過程進(jìn)行仿真分析;研制正弦波逆變器驗證仿真分析和理論計算結(jié)果。
【學(xué)位單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM351
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題的背景及意義
    1.2 風(fēng)浪組合發(fā)電系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 風(fēng)力發(fā)電和波浪發(fā)電用永磁電機(jī)的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 風(fēng)力發(fā)電用永磁電機(jī)的研究現(xiàn)狀
        1.3.2 波浪發(fā)電用永磁電機(jī)的研究現(xiàn)狀
    1.4 直線旋轉(zhuǎn)永磁電機(jī)的研究現(xiàn)狀
    1.5 永磁電機(jī)電磁計算方法的研究現(xiàn)狀
    1.6 風(fēng)浪發(fā)電系統(tǒng)輸出能量變換單元的研究現(xiàn)狀
    1.7 研究內(nèi)容和論文結(jié)構(gòu)
        1.7.1 研究內(nèi)容
        1.7.2 論文結(jié)構(gòu)
第二章 新型風(fēng)浪組合發(fā)電系統(tǒng)及LRPMG基本結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型
    2.1 引言
    2.2 新型風(fēng)浪組合發(fā)電系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)
    2.3 LRPMG的基本結(jié)構(gòu)
    2.4 風(fēng)力發(fā)電和波浪發(fā)電的數(shù)學(xué)模型
        2.4.1 風(fēng)力發(fā)電數(shù)學(xué)模型
        2.4.2 波浪發(fā)電數(shù)學(xué)模型
    2.5 LRPMG的數(shù)學(xué)模型
        2.5.1 定子ABC坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型
        2.5.2 轉(zhuǎn)子dq坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型
    2.6 小結(jié)
第三章 基于近海風(fēng)況的LRPMG額定速度計算
    3.1 引言
    3.2 LRPMG額定速度特點分析
    3.3 近海波浪特性實測數(shù)據(jù)
    3.4 近海波浪特性隨風(fēng)速變化的關(guān)系
        3.4.1 基于最小二乘法的函數(shù)擬合結(jié)果
        3.4.2 基于MATLAB多項式擬合工具箱的函數(shù)擬合結(jié)果
        3.4.3 兩種計算結(jié)果對比分析
    3.5 LRPMG額定速度的計算
        3.5.1 轉(zhuǎn)子額定速度的計算方法
        3.5.2 動子額定速率的計算方法
        3.5.3 LRPMG額定速度的計算結(jié)果
    3.6 小結(jié)
第四章 LRPMG的電磁設(shè)計
    4.1 引言
    4.2 LRPMG的設(shè)計指標(biāo)
    4.3 LRPMG主要尺寸公式
    4.4 LRPMG的電磁計算
        4.4.1 極槽配合設(shè)計
        4.4.2 氣隙長度選擇
        4.4.3 永磁體的尺寸計算
        4.4.4 定子齒槽參數(shù)計算
        4.4.5 繞組匝數(shù)計算
    4.5 LRPMG的設(shè)計結(jié)果
    4.6 小結(jié)
第五章 LRPMG的電磁場計算與分析
    5.1 引言
    5.2 LRPMG電磁場分布特點分析
    5.3 二維有限元計算與分析
        5.3.1 旋轉(zhuǎn)單元的計算與分析
        5.3.2 直線單元的計算與分析
    5.4 LRPMG的功率密度
        5.4.1 功率密度的計算方法
        5.4.2 LRPMG和其它電機(jī)的功率密度比較
    5.5 基于三維模型的直線旋轉(zhuǎn)單元電磁場耦合分析
        5.5.1 LRPMG的定子軛部磁場分析
        5.5.2 LRPMG的氣隙磁場分析
    5.6 LRPMG的參數(shù)優(yōu)選
        5.6.1 旋轉(zhuǎn)單元電壓調(diào)整率
        5.6.2 LRPMG的定子軛厚
    5.7 小結(jié)
第六章 LRPMG輸出側(cè)能量變換單元特性仿真
    6.1 引言
    6.2 輸出側(cè)能量變換單元結(jié)構(gòu)設(shè)計
    6.3 基于理想電壓源的輸出側(cè)能量變換單元仿真分析
        6.3.1 SPWM控制方式
        6.3.2 仿真模型的搭建
        6.3.3 仿真結(jié)果與分析
    6.4 基于Maxwell和simplorer的場路耦合仿真分析
        6.4.1 模型搭建
        6.4.2 仿真結(jié)果與分析
    6.5 小結(jié)
第七章 LRPMG輸出逆變器的設(shè)計與實驗
    7.1 引言
    7.2 逆變器的設(shè)計
        7.2.1 逆變電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
        7.2.2 功率開關(guān)管的選擇
        7.2.3 驅(qū)動電路
        7.2.4 濾波電路
        7.2.5 控制電路設(shè)計
        7.2.6 電壓反饋電路
    7.3 實驗結(jié)果與分析
        7.3.1 實驗原理
        7.3.2 空載實驗結(jié)果與分析
        7.3.3 負(fù)載實驗結(jié)果與分析
    7.4 小結(jié)
第八章 總結(jié)與展望
    8.1 全文總結(jié)
    8.2 課題展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士期間的研究成果
致謝

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2849072