高温超导双定子无刷电励磁同步发电机设计与分析.pdfVIP

第５８卷第２期Ｖｏｌ５８．Ｎｏ２

ＭＩＣＲＯＭＯＴＯＲＳＦｅｂ．２０２５

２０２５年２月

高温超导双定子无刷电励磁同步发电机设计与分析

刘冬怀，王皓，于思洋，张凤阁

（沈阳工业大学电气工程学院，沈阳１１０８７０）

摘要：现阶段常用的永磁同步发电机和有刷双馈发电机已不能满足海上风电发展的需求。无刷电励磁同步发电机

具有无刷可靠、易于实现低速直驱、功率因数可调、低电压穿越能力强以及成本低等优点，在大型海上风电发展领

域具有广泛的应用前景。为了进一步提高风力发电机的功率密度和风电转换效率，本文以高温超导双定子无刷电励

磁同步发电机为研究对象对其展开了相关研究。首先，根据电机性能指标对该电机进行了电磁设计，确定了电机的

主要尺寸；其次，深入分析了单匝高温超导线圈以及多匝线圈堆叠结构的临界电流特性；最后，利用有限元软件对

所设计电机的空载和负载特性进行了详细的仿真分析，进一步验证了所提出的设计与分析方法的正确性。

关键词：高温超导；双定子无刷电励磁同步发电机；电磁设计；临界电流；性能分析

中图分类号：ＴＭ３１５；ＴＭ３４１；ＴＭ３６＋１文献标志码：Ａ文章编号：１００１６８４８（２０２５）０２０００１０８

ＤｅｓｉｇｎａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＨｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＳｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇＤｕａｌｓｔａｔｏｒ

ＢｒｕｓｈｌｅｓｓＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙＥｘｃｉｔｅｄＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＧｅｎｅｒａｔｏｒ

ＬＩＵＤｏｎｇｈｕａｉ，ＷＡＮＧＨａｏ，ＹＵＳｉｙａｎｇ，ＺＨＡＮＧＦｅｎｇｇｅ

（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈｅｎｙａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０８７０，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｔｔｈｉｓｓｔａｇｅ，ｔｈｅｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ（ＰＭＧｓ）ａｎｄｂｒｕｓｈｆｅｄｄｏｕｂｌｙｆｅｄｇｅｎ

ｅｒａｔｏｒｓ（ＢＦＧｓ）ｃａｎｎｏｌｏｎｇｅｒｍｅｅｔｔｈｅｎｅｅｄｓｏｆｏｆｆｓｈｏｒｅｗｉｎｄｐｏｗｅｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Ｂｒｕｓｈｌｅｓｓｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙｅｘｃｉｔｅｄｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ

ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓｈａｖｅｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｂｅｉｎｇｂｒｕｓｈｌｅｓｓａｎｄｒｅｌｉａｂｌｅ，ｅａｓｙｔｏｒｅａｌｉｚｅｌｏｗｓｐｅｅｄｄｉｒｅｃｔｄｒｉｖｅ，ａｄｊｕｓｔａｂｌｅｐｏｗｅｒｆａｃｔｏｒ，

ｓｔｒｏｎｇｌｏｗｖｏｌｔａｇｅｒｉｄｅｔｈｒｏｕｇｈｃａｐａｂｉｌｉｔｙ，ａｎｄｌｏｗｃｏｓｔ，ｗｈｉｃｈｈａｖｅａｗｉｄｅｒａｎｇｅｏｆａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔｓｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｌａｒｇｅ

ｓｃａｌｅｏｆｆｓｈｏｒｅｗｉｎｄｐｏｗｅｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｆｕｒｔｈｅｒｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｏｗｅｒｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｗｉｎｄｐｏｗｅｒｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆ

ｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｔｏｏｋｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｄｏｕｂｌｅｓｔａｔｏｒｂｒｕｓｈｌｅｓｓｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙｅｘｃｉｔｅｄｓｙｎｃｈｒｏ

ｎｏｕｓｇｅｎｅｒａｔｏｒａｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｂｊｅｃｔｔｏｃａｒｒｙｏｕｔｒｅｌｅｖａｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｉｔ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｍｏｔｏｒｗａｓ

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