双馈永磁发电机电压调节器的研究

论文摘要

双馈永磁发电机是一种新型的混合励磁永磁电机,它定子上有两套绕组,转子上没有绕组,具有结构简单、无刷、无励磁机、功率密度高和效率高等优点。这种电机的励磁是通过调节电机的控制绕组的电流来实现的。本文对双馈永磁发电机的电压调节器进行了研究,使双馈永磁发电机具有很好电压调节特性。本文介绍了双馈永磁发电机的基本结构和基本工作原理,建立了其数学模型,针对其稳态运行时控制绕组的作用进行了分析和研究,并对发电机进行了实验分析,证实了通过调节控制绕组的短路电流的大小可以使发电机的端电压保持不变。本文根据电机的数学模型提出了采用晶闸管控制的电压调节器的主电路的结构,并通过解析解对电压调节器的两种主电路结构（Y0和△接法）,进行了谐波分析和调节特性分析,指出了接入中线的三相四线的Y0接法谐波含量、调节特性、触发控制均优于△接法。本文给出了在MATLAB中建立的电机和电压调节器的仿真模型并进行了仿真分析。电压调节器仿真结果验证了解析解的波形分析;电机的开环控制仿真证明了通过移相触发晶闸管能很好的调节电机的输出电压;电机的闭环控制仿真表明电压调节器可以使电机的输出电压保持稳定。本文设计了基于C8051F020单片机的双馈永磁发电机的励磁控制装置,该装置的硬件部分主要包括四大模块:功率模块,检测模块,移相脉冲产生模块,电源模块。软件部分包括四大模块:系统初始化模块,采样A/D模块,控制计算模块,D/A输出模块。本文简要地介绍了电压调节器的实验环境与装置,建立了双馈永磁发电机的励磁控制系统实验平台,并进行了一系列的实验调试,实验检测到电机端电压的频率、电机控制绕组的同步信号、晶闸管移相脉冲信号,以及电机自动调压的输出电压波形。实验结果表明:电压调节器能够通过晶闸管移相触发脉冲信号来控制控制绕组的励磁电流,使电机功率绕组输出电压保持稳定。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及其意义
• 1.2 国内外研究现状和存在的问题
• 1.2.1 混合励磁永磁电机研制的现状
• 1.2.2 国内外永磁发电机调压、稳压的方法
• 1.2.3 晶闸管控制电抗器（TCR）的国内外研究现状与趋势
• 1.3 本课题研究的主要内容
• 第2章 双馈永磁发电机的稳态分析
• 2.1 概述
• 2.2 双馈永磁发电机的基本结构和工作原理
• 2.3 双馈永磁发电机的数学模型
• 2.4 双馈永磁发电机的稳态运行分析
• 2.5 双馈永磁发电机的实验分析
• 2.6 小结
• 第3章 电压调节器的主回路及其分析
• 3.1 概述
• 3.2 电压调节器的主回路
• 0接法）'>3.3 接入中线的三相四线（Y₀接法）
• 3.4 不连中线的三相三线（Δ接法）
• 3.5 小结
• 第4章 双馈永磁发电机的仿真运行分析
• 4.1 概述
• 4.2 双馈永磁发电机系统的仿真模型
• 4.3.双馈永磁发电机系统的仿真分析
• 4.4 小结
• 第5章 电压调节器的硬件研制
• 5.1 概述
• 5.2 电压调节器总体电路设计
• 5.3 电压调节器主电路设计
• 5.4 电压调节器检测电路设计
• 5.5 电压调节器主控电路设计
• 5.6 电压调节器移相触发电路设计
• 5.7 小结
• 第6章 电压调节器控制系统软件设计
• 6.1 概述
• 6.2 电压调节器的控制原理
• 6.3 电压调节器的软件编程
• 6.3.1 系统初始化模块
• 6.3.2 采样A/D转换模块
• 6.3.3 D/A转换输出模块
• 6.3.4 控制计算模块
• 6.4 小结
• 第7章 电压调节器的调试和实验结果
• 7.1 概述
• 7.2 实验环境与装置
• 7.3 实验结果
• 7.4 小结
• 第8章 结论与展望
• 8.1 结论
• 8.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果