[發(fā)明專利]基于定子齒內(nèi)冷通風(fēng)結(jié)構(gòu)的空冷發(fā)電機(jī)的優(yōu)化方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010213767.8
• 申請(qǐng)日: 2020-03-24
• 公開（公告）號(hào): CN111324974B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李偉力;劉文茂;咸哲龍;羅軾凡;黃雪蓮;胡磊;李志強(qiáng);羅應(yīng)立;許國瑞;沈稼豐;熊斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F30/17;H02K1/20;H02K9/04;H02K15/02;G06F111/10;G06F119/08
• 代理公司: 北京市商泰律師事務(wù)所 11255
• 代理人: 鄒芳德

本發(fā)明提供了一種基于定子齒內(nèi)冷通風(fēng)結(jié)構(gòu)的空冷發(fā)電機(jī)的優(yōu)化方法及裝置，方法包括：根據(jù)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)建立發(fā)電機(jī)電磁網(wǎng)絡(luò)模型、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)模型和熱阻網(wǎng)絡(luò)模型并進(jìn)行耦合得到三域網(wǎng)絡(luò)模型；根據(jù)三域網(wǎng)絡(luò)模型確定定子齒內(nèi)冷結(jié)構(gòu)的孔徑和位置對(duì)發(fā)電機(jī)電磁、流體和溫度的影響函數(shù)關(guān)系；根據(jù)影響函數(shù)關(guān)系確定發(fā)電機(jī)三域網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的數(shù)據(jù)集；根據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)集和預(yù)設(shè)算法對(duì)發(fā)電機(jī)的定子齒內(nèi)冷通風(fēng)結(jié)構(gòu)的孔徑和位置進(jìn)行尋優(yōu)。本發(fā)明能夠確定定子齒內(nèi)冷通風(fēng)結(jié)構(gòu)的最優(yōu)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高空冷發(fā)電機(jī)的定子散熱能力和工作效率，并具有計(jì)算方便快捷，易實(shí)現(xiàn)的有益效果，適用于其他大型發(fā)電機(jī)相似新通風(fēng)結(jié)構(gòu)的開發(fā)設(shè)計(jì)與優(yōu)化計(jì)算。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于定子齒內(nèi)冷通風(fēng)結(jié)構(gòu)的空冷發(fā)電機(jī)的優(yōu)化方法及裝置。

背景技術(shù)

空冷發(fā)電機(jī)因其節(jié)能環(huán)保、安全可靠等眾多優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電站、特高壓電網(wǎng)直流輸電調(diào)相運(yùn)行、風(fēng)力發(fā)電、水輪發(fā)電上。隨著空冷發(fā)電機(jī)單機(jī)容量的不斷提高和其運(yùn)行工況的復(fù)雜多變，尤其是在頻繁啟停，短時(shí)內(nèi)出現(xiàn)高過載，調(diào)相運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)定子繞組溫度急劇升高，傳統(tǒng)的單純的單路、多路通風(fēng)系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足其散熱冷卻要求。

在定子齒部開設(shè)新的通風(fēng)結(jié)構(gòu)是一種有效提高大型空冷發(fā)電機(jī)定子齒內(nèi)部散熱的新途徑，在這里稱為齒內(nèi)冷結(jié)構(gòu)。研究新的通風(fēng)結(jié)構(gòu)對(duì)空冷發(fā)電機(jī)性能、散熱能力的影響，以及探求新通風(fēng)系統(tǒng)的冷卻機(jī)理和最優(yōu)冷卻機(jī)構(gòu)是至關(guān)重要的。目前采用數(shù)值方法計(jì)算新結(jié)構(gòu)電機(jī)的性能參數(shù)、流體參量變化、溫度分布，雖然計(jì)算較準(zhǔn)確。

但是僅建立一個(gè)新結(jié)構(gòu)的電磁場(chǎng)、流體場(chǎng)或者溫度場(chǎng)計(jì)算模型就需要花費(fèi)大量的前處理時(shí)間，尤其是研究發(fā)電機(jī)新結(jié)構(gòu)尺寸、位置等變化對(duì)發(fā)電機(jī)影響時(shí)，需建立的計(jì)算模型成倍地增長，對(duì)電機(jī)新結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、設(shè)計(jì)工作造成很大的阻礙，進(jìn)而降低了空冷發(fā)電機(jī)的工作效率。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供一種基于定子齒內(nèi)冷通風(fēng)結(jié)構(gòu)的空冷發(fā)電機(jī)的優(yōu)化方法及裝置，研究新結(jié)構(gòu)對(duì)發(fā)電機(jī)的對(duì)空冷發(fā)電機(jī)性能、散熱能力的影響，能夠快速確定基于定子齒內(nèi)冷通風(fēng)結(jié)構(gòu)的空冷發(fā)電機(jī)的最優(yōu)結(jié)構(gòu)，以及探求新通風(fēng)系統(tǒng)的冷卻機(jī)理和最優(yōu)冷卻結(jié)構(gòu)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一方面，本發(fā)明提供了一種基于定子齒內(nèi)冷通風(fēng)結(jié)構(gòu)的空冷發(fā)電機(jī)的優(yōu)化方法，包括：

根據(jù)空冷發(fā)電機(jī)的基本參數(shù)、結(jié)構(gòu)尺寸和材料屬性分別建立帶有定子齒內(nèi)冷通風(fēng)結(jié)構(gòu)位置、齒內(nèi)冷通風(fēng)結(jié)構(gòu)尺寸的發(fā)電機(jī)電磁網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模型、通風(fēng)流體網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模型和熱阻網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模型；

將所述發(fā)電機(jī)電磁網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模型、所述通風(fēng)流體網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模型和所述熱阻網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模型進(jìn)行物理關(guān)系聯(lián)立得到耦合的三域網(wǎng)絡(luò)模型；

根據(jù)所述三域網(wǎng)絡(luò)模型確定定子齒內(nèi)冷通風(fēng)結(jié)構(gòu)的孔徑和位置對(duì)空冷發(fā)電機(jī)的電磁、流體和溫度的影響規(guī)律和函數(shù)關(guān)系運(yùn)行數(shù)據(jù)集；

根據(jù)所述運(yùn)行數(shù)據(jù)集和預(yù)設(shè)算法對(duì)空冷發(fā)電機(jī)的定子齒內(nèi)冷通風(fēng)結(jié)構(gòu)的孔徑和位置進(jìn)行尋優(yōu)。

其中，建立的發(fā)電機(jī)電磁網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模型，包括：確定基于定子齒內(nèi)冷通風(fēng)結(jié)構(gòu)的空冷發(fā)電機(jī)的空氣隙磁壓降、定子齒磁壓降、定子軛磁壓降、轉(zhuǎn)子齒磁壓降、轉(zhuǎn)子軛磁壓降和定子齒內(nèi)冷通風(fēng)結(jié)構(gòu)磁壓降；

根據(jù)所述空氣隙磁壓降、定子齒磁壓降、定子軛磁壓降、轉(zhuǎn)子齒磁壓降、轉(zhuǎn)子軛磁壓降和定子齒內(nèi)冷通風(fēng)結(jié)構(gòu)磁壓降確定所述發(fā)電機(jī)電磁網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模型。

其中，所述發(fā)電機(jī)電磁網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模型為：

F₁+F₂+F₃+F₄+F₅+F₆＝F₀；