定子少极电励磁双凸极无刷直流发电机特性研究

论文摘要

电励磁双凸极电机是在永磁双凸极电机基础上提出的一种新型无刷电机,转子上无绕组和永磁体,结构非常简单、运行可靠且成本低;发电状态负载或转速变化时,可通过调节励磁电流大小维持恒定电压输出,控制方便,在风力发电领域具有重要的应用前景。本文首先阐述了双凸极电机的单元结构,讨论了传统双凸极电机应用于多极低速直驱风力发电机时的问题,给出了定子少极电励磁双凸极电机的结构演化原则。通过二维有限元法分析24/32结构定子少极电励磁双凸极电机的磁链、电感等静态特性;通过瞬态场路耦合法研究定子少极电励磁双凸极电机的空载特性,外特性、调节特性及电枢反应,并与传统48/32极电励磁双凸极电机的输出特性进行了对比分析。24/32极电励磁双凸极电机的实验结果验证了定子少极双凸极电机结构的合理性和仿真分析的正确性。电励磁双凸极电机由于磁场分布的高度非线性,电机内损耗分布较为复杂。本文重点对电励磁双凸极发电机的铁损进行了研究,阐述了一般铁磁材料铁损产生的原理和计算方法,根据电机内静磁场分布各单元磁通波形,进一步计算出不同发电方式下电机的铁损分布,并研究了电机在不同负载、不同发电方式和不同定子结构下的铁损变化规律。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 图表清单
• 注释表
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景和研究意义
• 1.2 电励磁双凸极电机的发展及研究现状
• 1.3 电励磁双凸极电机损耗分析的研究现状
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 电励磁双凸极发电机的结构原理与定子少极结构演化
• 2.1 电励磁双凸极电机的结构
• 2.1.1 三相电励磁双凸极电机结构
• 2.1.2 定子少极电励磁双凸极电机结构的演化
• 2.3 电励磁双凸极电机的基本原理
• 2.3.1 电机旋转正方向和转子位置角的定义
• 2.3.2 电机的磁链、电势和频率
• 2.3.3 电机滑入过程、滑出过程的定义
• 2.3 电励磁双凸极电机的数学模型
• 第三章 定子少极电励磁双凸极无刷直流发电机的基本特性
• 3.1 24/32 极电励磁双凸极发电机的静磁场分析
• 3.1.1 空载磁场分析
• 3.1.2 空载磁链、电势、电感特性
• 3.1.3 负载分析
• 3.2 24/32 极电励磁双凸极无刷直流发电机的场路耦合分析
• 3.2.1 电励磁双凸极无刷直流发电机的发电方式
• 3.2.2 双凸极无刷直流发电机三种发电方式的空载分析
• 3.2.3 双凸极无刷直流发电机三种发电方式的负载分析
• 3.2.4 24/32 极电励磁双凸极电机的的工作特性
• 3.3 24/32 极和48/32 极电励磁双凸极电机的特性比较分析
• 3.3.1 48/32 极电励磁双凸极电机空载特性分析
• 3.3.2 外特性
• 3.3.3 调节特性
• 3.4 实验结果
• 3.4.1 电压和电流波形
• 3.4.2 空载特性
• 3.4.3 外特性
• 3.4.4 调节特性
• 3.5 本章小结
• 第四章 电励磁双凸极发电机的损耗分析
• 4.1 铁磁材料的损耗计算
• 4.2 24/32 极电励磁双凸极发电机的磁密波形和铁损分析
• 4.2.1 电励磁双凸极电机的有限元分析
• 4.2.2 SRG 发电方式下的磁密波形和铁损分析
• 4.2.3 DSG1 发电方式下的磁密波形和铁损分析
• 4.2.4 DSG2 发电方式下的磁密波形和铁损分析
• 4.3 电励磁双凸极电机的铁损变化规律
• 4.3.1 不同负载状态下的铁损变化规律
• 4.3.2 不同发电方式下的铁损变化规律
• 4.3.3 不同定子极数的电机的铁损变化规律
• 4.4 电励磁双凸极发电机的其它损耗
• 4.4.1 铜损计算
• 4.4.2 整流电路损耗
• 4.4.3 机械损耗
• 4.4.4 杂散损耗
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间研究成果