混合励磁无刷交流发电机及其控制技术的研究

混合励磁无刷交流发电机及其控制技术的研究

论文摘要

混合励磁同步电机中既有永磁体又有励磁绕组,两个磁势源同时存在,综合电励磁同步电机调磁方便和永磁同步电机功率密度高等优点,成为发电系统的一个新成员。本文主要对混合励磁无刷交流发电机的基本结构、电磁特性、输出特性进行了研究,并且对基于此电机的数字调压器进行了设计。文中首先介绍了混合励磁无刷交流发电机的基本结构和工作原理。结合该新型电机径/轴向磁路特点,提出了该电机的等效磁路模型。应用三维电磁场有限元方法分析了混合励磁无刷交流发电机的磁场分布、静态特性,验证了该电机的基本工作原理,并得出了其结构优化的原则。其次改进了磁钢结构、改善轴向磁分路过饱和问题,通过磁场分析验证了优化的正确性,并且对混合励磁无刷交流发电机的主气隙磁场调节性能进行了研究。在结构优化之后,运用三维电磁场有限元方法对电机的空载特性、外特性、调节特性和电枢反应进行瞬态场仿真和分析,并与实验结果进行了对比和分析。最后本文对基于混合励磁无刷交流发电机的数字调压器进行了研制,完成了软件设计,通过初步实验验证了系统基本工作原理的正确性。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 航空电机的类型与发展
  • 1.2 混合励磁同步电机的研究现状和背景
  • 1.3 课题研究目的和研究内容
  • 第二章 混合励磁无刷交流发电机的结构与原理
  • 2.1 混合励磁无刷交流发电机的结构
  • 2.2 混合励磁无刷交流发电机的基本原理
  • 2.2.1 径向和轴向磁通路径
  • 2.2.2 混合励磁无刷交流发电机的等效磁路
  • 2.3 混合励磁无刷交流发电机的特点
  • 2.4 本章小结
  • 第三章 混合励磁无刷交流电机静态特性分析与结构优化
  • 3.1 混合励磁无刷交流电机三维有限元仿真模型建立
  • 3.2 混合励磁无刷交流电机三维有限元仿真及其静态特性
  • 3.2.1 径向磁路分析
  • 3.2.2 轴向磁路分析
  • 3.3 混合励磁无刷交流发电机的结构优化
  • 3.4 主气隙磁场调节性能研究
  • 3.5 本章小结
  • 第四章 基于瞬态场分析的混合励磁无刷交流发电机输出特性研究
  • 4.1 混合励磁无刷交流发电机的空载特性分析
  • 4.2 混合励磁无刷交流发电机的外特性分析
  • 4.3 混合励磁无刷交流发电机的调节特性分析
  • 4.4 混合励磁无刷交流发电机的电枢反应定性仿真和分析
  • 4.5 实验与仿真对比分析
  • 4.6 本章小结
  • 第五章 混合励磁无刷交流发电机数字调压器
  • 5.1 混合励磁无刷交流发电机数字电压调节器的特点
  • 5.2 混合励磁无刷交流电机数字调压器的基本结构
  • 5.3 硬件组成概述
  • 5.3.1 硬件组成概述
  • 5.3.2 CPU 主电路及外围设备
  • 5.3.3 三相电压检测
  • 5.4 软件组成概述
  • 5.4.1 软件流程
  • 5.4.2 PI 调节软件设计
  • 5.5 实验结果分析
  • 第六章 总结与展望
  • 6.1 本文工作总结
  • 6.2 后续研究和展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 在学期间的研究成果及发表的学术论文
  • 相关论文文献

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