混合励磁补偿脉冲发电机的基础研究

论文摘要

补偿脉冲发电机是利用补偿电枢反应原理和磁通压缩原理的一种新型脉冲功率电源,是现代利用惯性储能形式的高功率脉冲技术发展方向之一,在电磁发射技术、激光等现代高科技领域具有广阔的应用前景。目前已出现电励磁补偿脉冲发电机和永磁补偿脉冲发电机。针对高功率脉冲领域灵活的电流调节能力和高功率密度等要求,作者提出了一种混合励磁补偿脉冲发电机。其主要特点是同时具有电励磁和永磁励磁两种励磁方式,具有发热小、功率密度高和更灵活的电流调节能力等优点。论文系统地综述了补偿脉冲发电机的发展历史及国内外研究现状。提出了补偿脉冲发电机领域混合励磁新概念,并根据它的特殊工作领域选择了合适的混合励磁实现方式,提出了新型补偿结构和电枢绕组形式;阐述了混合励磁补偿脉冲发电机的工作机理。重点研究了混合励磁补偿脉冲发电机中补偿筒涡流场分布、永磁体安全、电枢绕组参数选择等关键性问题,以此作为混合励磁补偿脉冲发电机的基本设计原则。对两相混合励磁补偿脉冲发电机驱动电阻性负载时的电流脉冲波形进行了仿真研究,分析了影响其电流脉冲波形的内部和外部可控因素,着重阐述了混合励磁补偿脉冲发电机特有的电流波形调节方式,得出了混合励磁补偿脉冲发电机的电流脉冲波形的控制规律。作者研制了实验样机,提出了无槽绕组在混合励磁结构中的特殊工艺和实现方式,完成了电流波形控制器和相应的控制软件。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 补偿脉冲发电机类型与特点
• 1.3 国内外研究概况
• 1.3.1 工程样机研制和模型样机发展状况
• 1.3.2 CPA 理论研究状况
• 1.4 CPA 主要研究问题和发展趋势
• 1.5 本课题主要研究的内容
• 第2章 混合励磁补偿脉冲发电机总体设计
• 2.1 引言
• 2.2 混合励磁补偿脉冲发电机的总体方案设计
• 2.2.1 总体结构设计
• 2.2.2 补偿结构的设计与分析
• 2.2.3 绕组结构的设计与分析
• 2.2.4 电励磁结构的设计与分析
• 2.3 工作原理及时序分析
• 2.3.1 纯永磁体励磁下发电机工作时序
• 2.3.2 电励磁时间较长时发电机工作时序
• 2.3.3 电励磁时间较短时发电机工作时序
• 2.4 混合励磁补偿脉冲发电机的磁路分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 混合励磁补偿脉冲发电机关键问题研究
• 3.1 引言
• 3.2 补偿筒中瞬态涡流场的仿真与分析
• 3.2.1 基本假设与仿真模型的建立
• 3.2.2 补偿筒中瞬态涡流场的仿真
• 3.3 永磁体的安全工作分析
• 3.3.1 励磁电流对永磁体的作用
• 3.3.2 电枢电流对永磁体的作用
• 3.4 电枢绕组热负荷核算
• 3.5 本章小结
• 第4章 混合励磁补偿脉冲发电机的波形调节策略
• 4.1 引言
• 4.2 混合励磁补偿脉冲发电机驱动电阻性负载数学模型
• 4.3 电流脉冲波形及仿真
• 4.3.1 内部可控因素对电流脉冲波形的影响
• 4.3.2 外部可控因素对电流脉冲波形的影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 混合励磁补偿脉冲发电机的样机制造与实验
• 5.1 引言
• 5.2 模型样机基本参数
• 5.3 模型样机制造工艺
• 5.3.1 无槽绕组的制作工艺
• 5.3.2 永磁转子的装配工艺
• 5.4 模型样机实验系统
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢