空载特分析
在永磁同步发电机仿真研究中,对电机的空载特进行分析是很有必要的。通过空载特分析,可以得到电机各部分的磁密分布,校核电机的磁路设计是否合理,避免磁路饱和。依据电机的空载电压输出,调整电机的结构参数,得到感应电压的大小,同时提高电压波形质量,降低波形畸变程度。电机的空载磁密分布云图。
发电机各部分磁密分布合理,磁密高的定子齿部约为1.5T,不存在饱和现象。
气隙磁密波形较好,正弦度较高。可以看出,基波幅值所占比例较大,幅值大约1.1T,有效值0.78T。由于本电机磁极为表贴式,且有一定的极弧偏心设计,3次谐波幅值较小。因为定子槽型使用梨形槽,所以5次和7次齿谐波幅值也较大[fill。总体上,本电机的设计中气隙磁密正弦度较高,谐波较小,符合设计要求。
通过电机的空载仿真,可以分别得到两套绕组的空载感应电压。通过一些必要的措施,减小电压的畸变率。分别为绕组1、绕组2空载感应电压波形。绕组1中A1相空载感应电压对应的电压谐波分析图。
绕组1空载反电势相电压有效值约147.3 V。绕组2空载反电势相电压有效值约147.32V,两套绕组空载反电势之间偏差较小,符合设计要求。
从图3-4可以看出,电压基波所占比例大于97%。电压波形单次谐波畸变率大为1.37%,小于GB 755中3%的规定。通过计算,得知电压波形正弦总畸变率为2.18%,小于GB 755中5%的规定。根据电机的损耗和绝缘理论,谐波含量小会极大的提高电机的运行能,降低电机的涡流损耗,提到电气绝缘能,降低电机的温升等。
1.2双绕组双三相运行负载特分析
由于所涉及的萨登发电系统采用全功率变流器电气传动,使得电机和电网之间的频率的得到解祸合。因此,对发电机本体的研究,负载可以设置为离网模式,采用场路祸合模型,模拟发电机单机一单负荷独立运行。
方框内为两套三相绕组,分别与电磁场有限元模型的两套绕组相连接。由于研究的发电机和电网之间的频率不同步,由全功率变流器解祸连接。功率因数的选择对永磁同步发电机成本与能有着很大影响。从系统的稳定运行的角度考虑,发电机功率因数越低越好。但是,发电机的低功率因数也会带来很多不利后果。具体不利后果有:造成电流较大,极大的提高了定子铜耗;直接降低了发电机的有功功率的比例,造成系统的成本的增加。所以功率因数应选择合适的值。根据以上分析和国标要求,本电机选择功率因数为0.85。根据功率因数、功率、负载电压等条件,计算出负载的等效阻抗。其求取公式为:
1.3电磁转矩特