2.0 MW水冷双馈风力发电机结构优化设计

张 磊

华北水利水电大学土木与交通学院（450000）

0 前言

发电模式可以分为传统发电模式与新型发电模式。在新型发电模式中，风力发电的应用时间相对较短，但是已经取得了良好的效果。在风力发电结构当中，主要使用的双馈机型以2.0 MW为主。为了更好地适应环境，需要对其进行结构优化，从而有效提升整个结构使用的稳定性。

1 基本理论分析

在双馈风力发电机工作的过程中，其主要的工作原理在于借助风力发电机将风能转换为机械能，然后借助风机结构来实现机械能向电能的转化。风机作为整个系统的基础结构，其运行情况一直处于动态变化的过程中。风机组结构规模相对较大，这也意味着需要更为稳定的桩基来支撑结构的稳定运行。输出功率的变化还会影响到结构本身的功率因素、转子转速，可以根据反馈出的转速、功率进行调整，从而实现功率的稳定调整，改善整个结构的供电质量[1]。

2 2.0 MW水冷双馈风力发电机结构优化设计

2.1 降噪结构优化设计

2.1.1 增大气隙

发电机在运行过程中，气隙的长度也将直接影响到整个系统的磁密波和径向力波幅值。增大整个结构的气隙，可以有效降低相关结构的对应数值，从而减少结构的运行噪声。

2.1.2 优化斜槽设计

在对斜槽进行优化设计时，主要是将轴向位置的定子叠片所受到的径向力进行调整，使其达到既定的应用状态，提高结构之间的相位差，起到降噪的作用。

2.1.3 增加电磁激振力的阶数

声音的产生主要是由振动产生，通过增加电磁激振力的具体阶数，可以适当降低结构的子振动振幅，从而起到降低系统噪声的作用[2]。

2.2 冷却系统优化设计

发电机冷却系统可以分为定子冷却系统与转子冷却系统两种结构。定子冷却系统的冷却原理是借助定子冲片散热到机座位置，然后再由基座完成整体结构的散热，最后将产生的多余热量释放到外部环境当中。转子冷却系统的散热原理是将大部分损耗通过冲片散热到发电机内部冷却空气当中，同时借助机座与冷却水之间的热交换来完成冷却。相比于定子冷却系统散热模式，转子冷却系统散热效果较好，也是目前常用散热处理方式[3]。

2.3 水路系统优化设计

在风力发电机结构当中，水路系统属于非常重要的应用结构，在对其进行优化处理的过程中，经常使用的方法便是轴向水路结构。在冷却过程中，冷却水会沿着电机轴进行流动。为了提高系统运行的稳定性，一般会在结构中设置平新板水路，从而使冷却水能够沿着电极结构进行轴向流动，从而降低结构运行负担。

2.4 风路系统优化设计

发电机内冷却系统的风路结构包括机壳风道和转子轴向通风风道。通常会由多组结构共同组成发电机风路路径；由风扇旋转产生风压，带动发电机内部空气从转子轴向通风道流向机壳，与机壳内水道壁进行热交换，然后冷却的空气从发电机端部流入转子形成循环风路冷却系统。

3 结语

在新能源市场不断成熟的背景下，风力发电的应用价值也在逐渐凸显出来。在风力发电组结构中，常用的风力发电机型为水冷双馈风力发电机，采取相应措施对结构进行优化，不仅可以提高结构本身运行的稳定性，而且对于降低系统运行负担，加快发电行业经济发展速度有着积极地意义。