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新型海浪永磁直线同步发电机及其系统的研究

作　者: 卢进
导　师: 白保东
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电机与电器
关键词: 海浪发电 永磁直线电机 电机设计 有限元分析 电能后处理
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


随着世界经济的发展,非可再生能源的使用量日益增大,逐步枯竭的同时伴随着很大的污染,能源危机无可忽视的摆在我们面前,人类急需新能源的出现和发展。海浪能是一种无任何污染的可再生清洁能源,储量大、可再生、无污染、而且可就近开发利用,对解决世界能源问题有着重大的意义。我国是海洋大国,可利用的海浪能极为丰富,关键问题是将海浪能转换为电能技术的研究和发展。为了研究发展海浪发电的技术,设计了一种新型的海浪发电系统,作为海浪能和电能的中间环节起到了桥梁的重要作用。永磁材料的出现,代替了以往电机中的电励磁,使电机性能有很大提高,永磁电机是整个电机行业的一个发展方向。直线电机振子的直线往复运动与波浪的纵向往复起伏是相吻合的,采用直线电机作为海浪能到电能的的转化装置,在机械上省去了很多复杂的传动装置,所以永磁直线发电机是海浪发电系统的良好选择。本文设计了一种四面对靠结构的海浪发电系统,每一面都是单边扁平式直线发电机的结构,基于有限元分析理论,利用电磁场有限元分析软件对发电机进行了电磁场数值计算,并仿真了在一定海浪环境下运行的状态,计算出各性能参数。漂浮式海浪发电机的受力装置是浮筒,本文设计的浮筒是包裹在永磁直线发电机振子外部的,这种结构降低了对振子的防腐要求。浮筒的外形和尺寸要由发电机振子和浮筒本身的受力以及所受海浪冲击力决定,所以本文对永磁直线发电机振子和浮筒的各部分材料做了选择以及分析计算,从而设计出浮筒形状和尺寸。最后利用电力电子技术对永磁直线发电机输出的反电势做出逆变和整流的处理并运用SIMULINK进行仿真,设计出电能后处理电路,使其更加稳定和规则,为海浪发电投入并网使用做出了准备。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-19
  1.1 课题的研究背景与意义  10-11
  1.2 海浪发电的能量转换  11
  1.3 海浪能量转换研究现状  11-15
    1.3.1. 漂浮式海浪能量转换  11-12
    1.3.2. 振荡水柱式能量转换  12-13
    1.3.3. 阿基米德式海浪能量  13-14
    1.3.4 其他海浪能发电方式  14-15
  1.4 国内外海浪发电历史及研究概况  15-18
    1.4.1 国外研究开发历史及状况  15-16
    1.4.2 国内研究开发历史及状况  16-18
  1.5 论文的主要工作  18-19
第二章 永磁直线发电机的原理及结构  19-24
  2.1 永磁直线发电机概论  19-20
  2.2 永磁直线电机的基本原理和结构  20-21
  2.3 永磁直线电机的种类  21-23
    2.3.1 单边型扁平式永磁直线发电机  21
    2.3.2 双边型扁平式永磁直线发电机  21-22
    2.3.3 圆柱式永磁直线发电机  22-23
  2.4 永磁直线电机的基本分析方法  23
  2.5 本章小结  23-24
第三章 海浪永磁直线发电机的设计  24-35
  3.1 永磁直线发电机的结构设计  24-25
  3.2 永磁直线发电机感应电动势的求解  25-27
  3.3 永磁直线发电机电磁场有限元分析  27-34
    3.3.1 模型的建立  27-29
    3.3.2 结果分析  29-34
  3.4 本章小结  34-35
第四章 海浪永磁直线发电机外置浮筒的设计  35-44
  4.1 浮筒在海浪中的受力分析  36-39
    4.1.1 电机本体重力计算  36-37
    4.1.2 发电机电磁力计算  37-39
  4.2 浮筒尺寸的计算  39
  4.3 直线导轨的选取  39-43
    4.3.1 直线导轨受力分析  40-41
    4.3.2 选取直线导轨  41-43
  4.4 本章小结  43-44
第五章 海浪永磁直线发电机的电能后处理  44-49
  5.1 电能后处理电路的整流与滤波部分  45-47
  5.2 电能后处理电路的逆变部分  47-48
  5.3 本章小结  48-49
第六章 结论  49-50
参考文献  50-52
附录  52-58
  1 额定数据  52
  2 永磁材料  52-53
  3 永磁体尺寸  53
  4 定子结构尺寸  53
  5 振子绕组和振子冲片  53-54
  6 磁路计算  54-58
在学研究成果  58-59
致谢  59

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 交流电机 > 同步电机
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