無(wú)刷雙饋電機(jī)二維全域多工況溫度場(chǎng)的分析與計(jì)算.pdf

1、無(wú)刷雙饋電機(jī)（Brushless Doubly-Fed Machine，BDFM）取消了電刷和滑環(huán)，具有運(yùn)行可靠、變頻器容量小、系統(tǒng)成本低、轉(zhuǎn)速和功率因數(shù)調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)點(diǎn)，它既可用于交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，也可用于變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)，具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，BDFM的諧波大，損耗和發(fā)熱嚴(yán)重，目前尚缺少對(duì)其溫度場(chǎng)計(jì)算的研究。本文依托重慶大學(xué)輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主研究項(xiàng)目，針對(duì)籠型轉(zhuǎn)子BDFM的二維全域多工況溫度場(chǎng)計(jì)算問(wèn)題開(kāi)

2、展研究。
　　首先，簡(jiǎn)要介紹了籠型轉(zhuǎn)子BDFM的基本結(jié)構(gòu)及其電磁場(chǎng)和諧波損耗計(jì)算的二維場(chǎng)路耦合模型；其次，考慮到氣隙的熱耦合作用，分別采用氣隙導(dǎo)熱系數(shù)方法與氣隙散熱系數(shù)方法，分析并建立了BDFM的二維全域穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)溫度場(chǎng)計(jì)算模型，詳細(xì)考慮了各種材料導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度變化的熱屬性及機(jī)殼散熱系數(shù)隨冷卻風(fēng)速變化的函數(shù)關(guān)系，并提出了定子鐵心與機(jī)殼之間微間隙的處理方法；第三，分別利用Ansoft/Maxwell軟件和Ansys Workbenc

3、h軟件，通過(guò)二維全域時(shí)變電磁場(chǎng)以及穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)溫度場(chǎng)的有限元計(jì)算，得到了樣機(jī)熱源與溫度的分布規(guī)律，穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果的一致性以及相似結(jié)構(gòu)感應(yīng)電機(jī)的溫度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了本文計(jì)算模型與計(jì)算結(jié)果的正確性；第四，較為詳細(xì)的研究了多種不同結(jié)構(gòu)和多種不同運(yùn)行工況下樣機(jī)的溫度分布規(guī)律，進(jìn)而探討了在發(fā)生轉(zhuǎn)子斷條故障以及定子繞組匝間短路故障的情況下，樣機(jī)的溫度分布規(guī)律。
　　結(jié)果表明，隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，BDFM的溫度分布出現(xiàn)不均，最高溫度出現(xiàn)在

4、接線盒附近的定子控制繞組；在控制繞組電流頻率一定的情況下，增加散熱翅高度、改善散熱翅形狀、提高散熱翅風(fēng)速、減小負(fù)載轉(zhuǎn)矩、降低控制繞組電壓，可降低BDFM的溫升；采用控制繞組恒壓頻比控制策略，BDFM在雙饋亞同步運(yùn)行時(shí)的溫升高于在雙饋超同步運(yùn)行時(shí)的溫升，而在單饋異步運(yùn)行和雙饋同步運(yùn)行時(shí)，BDFM的溫升明顯降低；發(fā)生轉(zhuǎn)子斷條故障或定子繞組匝間短路故障后，BDFM的溫升會(huì)明顯增加。
　　本文的研究工作反映了籠型轉(zhuǎn)子BDFM二維全域電磁場(chǎng)