单相自激式异步发电机系统设计恒压及负载研究

论文题目: 单相自激式异步发电机系统设计恒压及负载研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 电气工程

作者: 王维俊

导师: 冉立

关键词: 单相自激式异步发电机,算法,恒压,负载

文献来源: 重庆大学

发表年度: 2005

论文摘要: 高技术条件下的现代战争,需要高可靠性的移动电源保障,单相异步机转子由转子铁芯和铝铸条组成,且无滑环和电刷,结构简单,重量轻,坚固耐用,运行可靠,不易损坏,特别适合野战条件下使用。为此我们提出将单相异步机设计成部队专用发电机的设想,它将会有重大的军事意义。然而单相异步机作发电机使用其效率低、电压波动大、负载能力差,远达不到同步发电机的技术指标而不具有实用价值。论文详细分析了单相自激式异步发电机系统设计、恒压问题、负载能力的现状后,提出能量守恒迭代法,解决了采用传统的牛顿-拉夫森算法设计单相自激式异步发电机系统时存在的问题。论文对单相自激式异步发电机理论进行了详细分析,研究了单相自激式异步发电机稳态特性、恒压问题及负载能力等仿真算法,在此基础上提出了单相自激式异步发电机的系统设计方法,并通过实验验证和工程应用检验证明了本论文提出的算法和设计方法的正确性。论文的主要成果如下: 1、牛顿一拉夫森法是电机设计中的传统计算方法,然而,在单相自激式异步发电机的系统设计中,由于建立单相自激式异步发电机的精确数学模型十分困难,致使牛顿一拉夫森法的使用受到限制,因此,不能利用牛顿一拉夫森法对单相自激式异步发电机的稳态性能进行精确求解。本论文提出了一种新的设计算法—能量守恒迭代法,使单相自激式异步发电机在系统设计中,不用建立数学模型,使分析问题简化。该算法是电机设计中的一种创新算法。2、单相自激式异步发电机输出电压波动较大,本论文对此进行了详细分析,并提出了并联负载电容恒压方法和采用串联电容恒压时电容值的确定方法,并通过大量实验验证了方法的正确性。首次提出了采用固定串联电容和微调并联电容使发电机构建一个自适应励磁系统稳定输出电压的方法,解决了长期以来未能解决的单相自激式异步发电机输出电压不稳的技术难题。3、对单相自激式异步发电机的负载能力进行了仿真设计,确定了单相自激式异步发电机带负载的能力范围,扩大了异步机作发电机的应用领域,填补了单相自激式异步发电机带动态感性负载的空白,为进一步研究单相自激式异步发电机提供了理论基础。通过本论文的研究,圆满地解决了单相自激式异步发电机效率低、电压波动大、

论文目录:

中文摘要

英文摘要

1 绪论

1.1 研究目的和意义

1.2 单相自激式异步发电机研究发展与现状

1.2.1 单相自激式异步发电机研究发展过程

1.2.2 单相自激式异步发电机现状

1.3 本论文的主要内容

2 单相自激式异步发电机基本原理

2.1 异步发电机理论

2.2 单相自激式异步发电机理论

2.2.1 单相自激式异步发电机空载建压

2.2.2 单相自激式异步发电机负载运行

2.2.3 单相自激式异步发电机的特点

3 单相自激式异步发电机状态分析和性能计算

3.1 引言

3.2 单相自激式异步发电机工作状态分析

3.3 单相自激式异步发电机的反向旋转

3.4 单相自激式异步发电机的特性计算

3.5 本章小结

4 单相自激式异步发电机系统设计

4.1 引言

4.2 双旋转磁场理论及单绕组异步机模型建立

4.2.1 转子绕组开路时异步电机单绕组不完整等值电路模型

4.2.2 转子绕组闭路时异步电机单绕组不完整等值电路模型

4.2.3 单相异步电机单绕组的完整等值电路模型

4.3 牛顿-拉夫森法分析单相自激式异步发电机的稳态特性

4.4 牛顿-拉夫森法在单相自激式异步发电机分析中的缺陷

4.5 多次迭代法原理

4.6 多次迭代法分析单相自激式异步发电机的稳态特性

4.6.1 多次迭代算法

4.6.2 多次迭代算法举例

4.7 本章小结

5 单相自激式异步发电机恒压研究

5.1 概述

5.2 单相自激式异步发电机电压波动原因

5.3 单相自激式异步发电机负载并联电容恒压

5.3.1 负载并联电容恒压原理

5.3.2 参数的确定

5.3.3 应用举例

5.4 单相自激式异步发电机串联电容恒压

5.4.1 串联电容恒压原理

5.4.2 模拟计算分析

5.4.3 电容参数的确定

5.5 磁路饱和度对电机恒压输出的影响

5.6 单相自激式异步发电机恒压实验验证研究

5.6.1 恒定串联电容的电压变化规律

5.6.2 串联电容和微调并联电容的电压变化规律

5.6.3 原动机性能对发电机输出电压的影响

5.7 串联电容内接与外接的确定

5.8 单相自激式异步发电机并联电容控制电路设计

5.8.1 硬件电路设计

5.8.2 软件设计

5.9 本章小结

6 单相自激式异步发电机负载能力研究

6.1 概述

6.2 三相异步发电机带静态感性负载的理论与分析

6.3 三相异步发电机动态感性负载的理论与分析

6.4 单相自激式异步发电机带静态感性负载的研究

6.4.1 单相自激异步发电机带静态感性负载的研究

6.4.2 应用举例

6.5 单相自激式异步发电机带动态感性负载的仿真与分析

6.5.1 单相自激式异步电动机的仿真设计

6.5.2 单相自激式异步发电机与电动机的系统仿真设计

6.5.3 单相自激式异步发电机与电动机的系统仿真结果

6.6 本章小结

7 结论和成果

7.1 结论

7.2 成果

致谢

参考文献

附录

独创性声明

学位论文版权使用授权书

发布时间: 2005-11-07

参考文献

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