异步化超高压发电机是一种结合了超高压发电机和异步化同步发电机优点的新型电机。该电机可实现有功无功独立调节以及变速恒频发电,大量吸收无功时电机不会失稳。同时,提高了定子机端输出电压,提升了发电效率和效益。在国家大清洁能源发电的背景下将有着非常好的应用前景。首先,本课题以超高压发电机和异步化同步发电机为参考,根据电机学的基础理论,从额定数据、发电机主要尺寸、电机绕组、磁路与磁场、参数计算等几个方面进行分析设计,完成对异步化超高压发电机的电磁计算,得出电机的本体模型数据。同时,应用有限元分析验证其磁路等设计在同步、亚同步、超同步几种工况下的合理性。其次,气隙磁密的谐波含量对电机性能有很大影响,进而影响异步化超高压发电机端电压的谐波含量。为了减小气隙磁密的谐波影响,改善感应电动势波形,对本电机进行结构优化;异步化超高压发电机的定子结构采用了圆形交联聚乙烯电缆(XLPE),其截面为圆形,能产生均匀分布的电场,使发电机额定电压达到高压。正因如此,其定子结构具有齿长、槽深的特点不易改变,所以本电机的优化主要从转子结构出发,采用有限元仿真分析在不同转子绕组连接方式及槽型的情况下相应气隙磁密和感应电动势的谐波含量;最终确定绕组连接方式和槽型。最后,由于在同步、亚同步、超同步不同工况下的电感系数不同,对于课题组的后续研究如异步化超高压同步发电机的励磁控制、定子绕组匝间短路分析、转子励磁绕组匝间短路分析等数学模型的建立有一定影响。需要准确计算出不同工况下的电感系数。本文采用磁导分析法研究电感系数,不考虑铁磁饱和的影响,即认为磁路的磁阻不随磁通密度大小的变化而变化,铁心的磁阻归算到气隙中,即将气隙适当放大来考虑铁心磁阻的影响。最终确定定子自感系数、转子自感系数及定子转子间互感系数与转差之间的关系。