屏蔽電機主泵是核動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)定運行是反應(yīng)堆安全的保障。準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析結(jié)果和快速準(zhǔn)確的優(yōu)化設(shè)計方法對屏蔽電機主泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)設(shè)計至關(guān)重要。為了使屏蔽電機主泵的轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性和安全性能得到準(zhǔn)確的分析和預(yù)測，有必要對屏蔽電機內(nèi)部的間隙流動以及間隙的設(shè)計方法進行系統(tǒng)性的研究。 本研究主要包括間隙流動流動特征研究，多因素影響下間隙流動動力特性研究，間隙流動傳熱特性研究，及屏蔽電機主泵間隙流動-轉(zhuǎn)子耦合動力特性研究四個部分。研究發(fā)現(xiàn)屏蔽電機主泵轉(zhuǎn)定子間隙流動會給系統(tǒng)帶來較大的負(fù)剛度（約為軸承的10%）和附加質(zhì)量，該間隙流動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%）。 通過基礎(chǔ)研究，項目組提出了屏蔽電機主泵轉(zhuǎn)定子間隙以及飛輪間隙的設(shè)計方法，填補了國內(nèi)在該領(lǐng)域的空白，能為后續(xù)大型屏蔽電機主泵的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)設(shè)計及海洋核動力平臺所需的屏蔽電機主泵的設(shè)計提供堅實的技術(shù)支撐。 2100433B

屏蔽電機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具有特殊的幾何比例和運行條件，用于分析此類間隙流動的傳統(tǒng)理論模型在運用到屏蔽電機主泵時遇到了困難，需要建立新的模型以更準(zhǔn)確描述間隙流動的動力特性。間隙流動受入口預(yù)旋等多因素影響，各因素綜合作用規(guī)律尚不明確。同時，間隙流動的傳熱特性直接影響其動力特性和整機的溫度分布情況。本課題擬通過理論分析、數(shù)值模擬和實驗研究相結(jié)合的方法，探索間隙流動的流動規(guī)律，研究多種因素對間隙流動的動力特性的影響，研究間隙流動傳熱特性，建立準(zhǔn)確描述間隙流動動力特性的理論模型和分析方法，揭示間隙流動與轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的相互作用機理與耦合動力學(xué)特性，掌握間隙流動對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響規(guī)律，為屏蔽電機主泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性設(shè)計和安全運行提供科學(xué)依據(jù)。

《風(fēng)電并網(wǎng)對電力系統(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)電機并網(wǎng)對電力系統(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)進行了研究分析，得到了一些有益的結(jié)論。《風(fēng)電并網(wǎng)對電力系統(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、新趨勢等前瞻性內(nèi)容，又與實際相結(jié)合，為我國風(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

永磁電機與電勵磁式電機相比，結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠性高，維護成本相對較低。永磁體提供磁動勢使得永磁電機的功率密度比傳統(tǒng)電勵磁電機的功率密度高。同時，永磁電機沒有勵磁繞組，可以有效減小電機的銅耗。因此，永磁電機在工業(yè)各個領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)有永磁電機多采用轉(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。根據(jù)不同的應(yīng)用場合決定永磁體的放置方式。由于轉(zhuǎn)子式永磁結(jié)構(gòu)使永磁體處于運動狀態(tài)，導(dǎo)致永磁體對轉(zhuǎn)子有較大的離心力，這對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)過程中溫升過高，對永磁體的工作造成影響，嚴(yán)重時會使得永磁體發(fā)生不可逆退磁。磁通切換電機可以解決傳統(tǒng)永磁電機存在的問題。其永磁體和電樞繞組均置于定子側(cè)，避免了轉(zhuǎn)子離心力和溫升過高對永磁體造成的影響。磁通切電機的聚磁效應(yīng)使其功率密度比普通永磁電機功率密度高，在電動汽車和航空等領(lǐng)域有著較好的應(yīng)用前景。研究在傳統(tǒng)磁通切換電機的基礎(chǔ)上，提出一種新型的混合充磁的磁通切換電機，并分析全了不同轉(zhuǎn)子齒數(shù)對磁鏈和反電動勢的影響。為便于比較，以12/10型和12/11型混合充磁式磁通切換電機為研究對象。

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

研究提出的混合充磁式磁通切換電機的定子側(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。

在沒有徑向充磁永磁體時，電機為傳統(tǒng)徑向結(jié)構(gòu)的磁通切換電機，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)電動勢也會相應(yīng)減小。

研究所提的混合充磁式磁通切換電機的定子側(cè)中的磁通路徑如圖5中(a)所示，電機的磁力線分布如圖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，分析了其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特征，基于有限元計算方法對比分析了12/10型和12/11型電機的磁鏈和反電動勢，得到如下結(jié)論：

1)混合充磁式磁通切換電機的繞組結(jié)構(gòu)具有互補性；

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

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

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