屏蔽電機(jī)主泵是核動(dòng)力裝置一回路的核心設(shè)備，是反應(yīng)堆的心臟，其安全穩(wěn)定運(yùn)行是反應(yīng)堆安全的保障。準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果和快速準(zhǔn)確的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法對(duì)屏蔽電機(jī)主泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)至關(guān)重要。為了使屏蔽電機(jī)主泵的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性和安全性能得到準(zhǔn)確的分析和預(yù)測(cè)，有必要對(duì)屏蔽電機(jī)內(nèi)部的間隙流動(dòng)以及間隙的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行系統(tǒng)性的研究。 本研究主要包括間隙流動(dòng)流動(dòng)特征研究，多因素影響下間隙流動(dòng)動(dòng)力特性研究，間隙流動(dòng)傳熱特性研究，及屏蔽電機(jī)主泵間隙流動(dòng)-轉(zhuǎn)子耦合動(dòng)力特性研究四個(gè)部分。研究發(fā)現(xiàn)屏蔽電機(jī)主泵轉(zhuǎn)定子間隙流動(dòng)會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)較大的負(fù)剛度（約為軸承的10%）和附加質(zhì)量，該間隙流動(dòng)的存在增大了軸承負(fù)載并降低了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速（下降約18%）。 通過(guò)基礎(chǔ)研究，項(xiàng)目組提出了屏蔽電機(jī)主泵轉(zhuǎn)定子間隙以及飛輪間隙的設(shè)計(jì)方法，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域的空白，能為后續(xù)大型屏蔽電機(jī)主泵的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)及海洋核動(dòng)力平臺(tái)所需的屏蔽電機(jī)主泵的設(shè)計(jì)提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。 2100433B

屏蔽電機(jī)主泵是第三代核反應(yīng)堆中的關(guān)鍵設(shè)備，其轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性至今仍存在問(wèn)題，已成為核電發(fā)展的技術(shù)瓶頸。位于主泵轉(zhuǎn)子與定子屏蔽套間的間隙流動(dòng)具有特殊的幾何比例和運(yùn)行條件，用于分析此類間隙流動(dòng)的傳統(tǒng)理論模型在運(yùn)用到屏蔽電機(jī)主泵時(shí)遇到了困難，需要建立新的模型以更準(zhǔn)確描述間隙流動(dòng)的動(dòng)力特性。間隙流動(dòng)受入口預(yù)旋等多因素影響，各因素綜合作用規(guī)律尚不明確。同時(shí)，間隙流動(dòng)的傳熱特性直接影響其動(dòng)力特性和整機(jī)的溫度分布情況。本課題擬通過(guò)理論分析、數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，探索間隙流動(dòng)的流動(dòng)規(guī)律，研究多種因素對(duì)間隙流動(dòng)的動(dòng)力特性的影響，研究間隙流動(dòng)傳熱特性，建立準(zhǔn)確描述間隙流動(dòng)動(dòng)力特性的理論模型和分析方法，揭示間隙流動(dòng)與轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的相互作用機(jī)理與耦合動(dòng)力學(xué)特性，掌握間隙流動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響規(guī)律，為屏蔽電機(jī)主泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)和安全運(yùn)行提供科學(xué)依據(jù)。

《風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響與控制》內(nèi)容主要介紹雙饋感應(yīng)風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性影響與控制，構(gòu)建了雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組以及控制部分的數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上分析了不同類型風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，研究了相關(guān)控制器、FACTS裝置等控制策略對(duì)風(fēng)電并網(wǎng)后互聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定性的改善。各章節(jié)都基于算例系統(tǒng)進(jìn)行了研究分析，得到了一些有益的結(jié)論。《風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響與控制》既反映了風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性影響與控制的新技術(shù)、新成果、新趨勢(shì)等前瞻性內(nèi)容，又與實(shí)際相結(jié)合，為我國(guó)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的不斷突破提供了一定的理論依據(jù)與技術(shù)基礎(chǔ)。

轉(zhuǎn)子齒數(shù)研究背景

永磁電機(jī)與電勵(lì)磁式電機(jī)相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠性高，維護(hù)成本相對(duì)較低。永磁體提供磁動(dòng)勢(shì)使得永磁電機(jī)的功率密度比傳統(tǒng)電勵(lì)磁電機(jī)的功率密度高。同時(shí)，永磁電機(jī)沒(méi)有勵(lì)磁繞組，可以有效減小電機(jī)的銅耗。因此，永磁電機(jī)在工業(yè)各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)有永磁電機(jī)多采用轉(zhuǎn)子永磁式結(jié)構(gòu)，將永磁體貼于轉(zhuǎn)子表面或內(nèi)嵌于轉(zhuǎn)子中提供旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合決定永磁體的放置方式。由于轉(zhuǎn)子式永磁結(jié)構(gòu)使永磁體處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，導(dǎo)致永磁體對(duì)轉(zhuǎn)子有較大的離心力，這對(duì)永磁體的安裝和固定提出了更高的要求；其次，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過(guò)程中溫升過(guò)高，對(duì)永磁體的工作造成影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使得永磁體發(fā)生不可逆退磁。磁通切換電機(jī)可以解決傳統(tǒng)永磁電機(jī)存在的問(wèn)題。其永磁體和電樞繞組均置于定子側(cè)，避免了轉(zhuǎn)子離心力和溫升過(guò)高對(duì)永磁體造成的影響。磁通切電機(jī)的聚磁效應(yīng)使其功率密度比普通永磁電機(jī)功率密度高，在電動(dòng)汽車和航空等領(lǐng)域有著較好的應(yīng)用前景。研究在傳統(tǒng)磁通切換電機(jī)的基礎(chǔ)上，提出一種新型的混合充磁的磁通切換電機(jī)，并分析全了不同轉(zhuǎn)子齒數(shù)對(duì)磁鏈和反電動(dòng)勢(shì)的影響。為便于比較，以12/10型和12/11型混合充磁式磁通切換電機(jī)為研究對(duì)象。

轉(zhuǎn)子齒數(shù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理

研究提出的混合充磁式磁通切換電機(jī)的定子側(cè)結(jié)構(gòu)如圖3所示。定子結(jié)構(gòu)依舊采用U形定子軛，相鄰U形定子軛之間嵌有切向充磁永磁體；與普通徑向磁通切換電機(jī)相比，混合充磁式磁通切換電多了沿徑向充磁的永磁體和徑向永磁體外側(cè)的環(huán)形定子軛。

在沒(méi)有徑向充磁永磁體時(shí)，電機(jī)為傳統(tǒng)徑向結(jié)構(gòu)的磁通切換電機(jī)，其定子及定子中的磁路如圖4所示。圖4中的切向磁路即為磁通切換電機(jī)定子側(cè)的主磁路。由于U形定子軛外部漏磁的存在，使得電樞繞組匝鏈的主磁鏈減少，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也會(huì)相應(yīng)減小。

研究所提的混合充磁式磁通切換電機(jī)的定子側(cè)中的磁通路徑如圖5中(a)所示，電機(jī)的磁力線分布如圖5中(b)所示。其中切向磁路由切向充磁永磁體產(chǎn)生，是混合充磁式磁通切換電機(jī)的主磁路；徑向磁路由徑向永磁體產(chǎn)生，作為輔助磁路，主要有兩個(gè)作用：一是可以在一定程度上減小定子外側(cè)的漏磁通，使切向充磁的永磁體得以充分利用；二是切向磁路的存在增加U形定子軛中的磁通密度，進(jìn)而U形定子齒中與電樞繞組匝鏈的磁鏈增加。

轉(zhuǎn)子齒數(shù)研究結(jié)論

提出了一種混合充磁式磁通切換電機(jī)，分析了其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特征，基于有限元計(jì)算方法對(duì)比分析了12/10型和12/11型電機(jī)的磁鏈和反電動(dòng)勢(shì)，得到如下結(jié)論：

1)混合充磁式磁通切換電機(jī)的繞組結(jié)構(gòu)具有互補(bǔ)性；

2)轉(zhuǎn)子齒數(shù)的變化會(huì)改變一相電樞繞組中各個(gè)繞組的相位差，改變了磁鏈中各次諧波之間的相位差，進(jìn)而對(duì)電機(jī)的諧波特性造成影響；

3)轉(zhuǎn)子齒數(shù)的變化會(huì)導(dǎo)致一相電樞繞組匝鏈的磁鏈幅值變化，進(jìn)而影響電機(jī)的功率密度；

4)為了充分利用磁通切換電機(jī)繞組的互補(bǔ)性，轉(zhuǎn)子齒數(shù)改變時(shí)，電樞繞組的排列方式也需要作適當(dāng)調(diào)整。 2100433B