2.0 MW水冷雙饋風力發電機結構優化設計

張 磊

華北水利水電大學土木與交通學院（450000）

0 前言

發電模式可以分為傳統發電模式與新型發電模式。在新型發電模式中，風力發電的應用時間相對較短，但是已經取得了良好的效果。在風力發電結構當中，主要使用的雙饋機型以2.0 MW為主。為了更好地適應環境，需要對其進行結構優化，從而有效提升整個結構使用的穩定性。

1 基本理論分析

在雙饋風力發電機工作的過程中，其主要的工作原理在于借助風力發電機將風能轉換為機械能，然后借助風機結構來實現機械能向電能的轉化。風機作為整個系統的基礎結構，其運行情況一直處于動態變化的過程中。風機組結構規模相對較大，這也意味著需要更為穩定的樁基來支撐結構的穩定運行。輸出功率的變化還會影響到結構本身的功率因素、轉子轉速，可以根據反饋出的轉速、功率進行調整，從而實現功率的穩定調整，改善整個結構的供電質量[1]。

2 2.0 MW水冷雙饋風力發電機結構優化設計

2.1 降噪結構優化設計

2.1.1 增大氣隙

發電機在運行過程中，氣隙的長度也將直接影響到整個系統的磁密波和徑向力波幅值。增大整個結構的氣隙，可以有效降低相關結構的對應數值，從而減少結構的運行噪聲。

2.1.2 優化斜槽設計

在對斜槽進行優化設計時，主要是將軸向位置的定子疊片所受到的徑向力進行調整，使其達到既定的應用狀態，提高結構之間的相位差，起到降噪的作用。

2.1.3 增加電磁激振力的階數

聲音的產生主要是由振動產生，通過增加電磁激振力的具體階數，可以適當降低結構的子振動振幅，從而起到降低系統噪聲的作用[2]。

2.2 冷卻系統優化設計

發電機冷卻系統可以分為定子冷卻系統與轉子冷卻系統兩種結構。定子冷卻系統的冷卻原理是借助定子沖片散熱到機座位置，然后再由基座完成整體結構的散熱，最后將產生的多余熱量釋放到外部環境當中。轉子冷卻系統的散熱原理是將大部分損耗通過沖片散熱到發電機內部冷卻空氣當中，同時借助機座與冷卻水之間的熱交換來完成冷卻。相比于定子冷卻系統散熱模式，轉子冷卻系統散熱效果較好，也是目前常用散熱處理方式[3]。

2.3 水路系統優化設計

在風力發電機結構當中，水路系統屬于非常重要的應用結構，在對其進行優化處理的過程中，經常使用的方法便是軸向水路結構。在冷卻過程中，冷卻水會沿著電機軸進行流動。為了提高系統運行的穩定性，一般會在結構中設置平新板水路，從而使冷卻水能夠沿著電極結構進行軸向流動，從而降低結構運行負擔。

2.4 風路系統優化設計

發電機內冷卻系統的風路結構包括機殼風道和轉子軸向通風風道。通常會由多組結構共同組成發電機風路路徑；由風扇旋轉產生風壓，帶動發電機內部空氣從轉子軸向通風道流向機殼，與機殼內水道壁進行熱交換，然后冷卻的空氣從發電機端部流入轉子形成循環風路冷卻系統。

3 結語

在新能源市場不斷成熟的背景下，風力發電的應用價值也在逐漸凸顯出來。在風力發電組結構中，常用的風力發電機型為水冷雙饋風力發電機，采取相應措施對結構進行優化，不僅可以提高結構本身運行的穩定性，而且對于降低系統運行負擔，加快發電行業經濟發展速度有著積極地意義。