一种新型电励磁双凸极无刷直流发电机

提出一种新型电磁式双凸极无刷直流电机,它是在双凸极永磁电机基础上,用电励磁代替原电机的永磁结构,发电运行时,取消了原电机中的功率变换器和转子位置传感器,电机的结构和制造工艺简单,可靠性高,功率密度高,成本低.本文设计加工一台原理样机,并采用二维电磁场有限元法对其进行了精确分析计算,得到了电机的静态特性,与实验结果进行了对比.     

电励磁双凸极发电机的非线性模型

电励磁双凸极发电机是一种新型的交流无刷电机，结构简单，可靠性高，在汽车和飞机发电领域有着广阔应用前景。但其磁链和电感均为激磁电流、相电流、转子位置的非线性函数无法采用常规的方法建立精确的数学模型。该文采用二维电磁场有限元法对一台12/8极电励磁双凸极发电机进行了精确分析计算，得到了电机的静态特性；利用模糊神经网络的非线性逼近能力，尝试建立了双凸极电励磁发电机的模糊神经网络非线性模型，获得了很高的模型精度，并将仿真分析结果与实验结果进行了对比，验证了所建模型的精确性、有效性及方法的可行性，为飞机直流发电系统的设计、分析建立了基础。     

混合励磁双凸极发电机双向励磁调压器的研制

介绍了一种并列式结构的混合励磁双凸极发电机(doubly salient hybrid excitation generator,DSHEG),阐述发电机的结构,建立相应的数学模型,并就混合励磁发电机提出一种能实现励磁电流双向控制的电压调节器,通过调节励磁电流以实现发电机的稳压输出。介绍DSHEG的3种发电方式,分析双极性控制策略调节励磁电流的工作原理和控制环参数对输出电压调节的影响;提出DSHEG的3种发电工作模式,并分析各自的特点。研制的调压器样机的发电调压试验结果表明：研制的调压器实现了双向励磁的控制,具有良好的稳态与动态调压性能,且可推广应用于其他形式的混合励磁发电机。     

电励磁双凸极发电机偏心特性研究

针对电励磁双凸极发电机静态偏心故障,首先对于发电机的气隙长度进行了等效解析建模,并对静偏心程度与磁链、电磁转矩以及气隙磁密等重要特性的关系进行了理论推导。然后,通过Ansys有限元建立12/8三相电励磁双凸极发电机的2D有限元模型,并对电磁信号理论分析结果进行验证。最后,利用Workbench中耦合电磁、模态与谐响应分析模块对发电机的径向振动信号进行有限元仿真。研究结果表明,仿真结果与理论分析结果基本吻合,证明静偏心故障中偏心率对于电励磁双凸极发电机性能具有一定的影响,为后续其静偏心故障诊断提供理论基础。     

双凸极电励磁发电机的磁链分析及试验

对12/8极双凸极电励磁电机进行了研究,介绍了电机的工作原理和数学模型,给出了电磁场的理论依据,分析了其静态和动态特性。     

转子斜槽电励磁双凸极发电机静态特性分析

转子直槽电励磁双凸极发电机存在电压纹波大的缺点．本文以发电机的电压纹波为出发点，详细分析了转子斜槽对双凸极电机性能产生的影响，同转子直槽型结构的电机进行了对比，最后对直槽和辑槽转子结构的12／8极电励磁双凸极电机进行了试验。试验结果与仿真结果相一致。转子斜槽结构能有效减小输出电压纹波。     

环境温度对电励磁双凸极发电机输出特性的影响

电励磁双凸极发电机DSEG(doubly salient electro-magnetic generator)是一种高温运行能力强的新型无刷直流发电机,但对其温度特性尚缺乏研究.为给DSEG设计和应用提供理论依据,对环境温度改变时的DSEG发电性能进行研究.采用等效磁路法和有限元法,并结合不同温度下的铁心材料磁导率曲...     

新型混合励磁双凸极永磁电机磁场调节特性分析及实验研究

提出一种新型带导磁桥的混合励磁双凸极电机,介绍电机的结构特点和磁场调节原理。采用简化等效磁路模型对气隙磁通调节范围、电励磁绕组的励磁磁势和并联导磁桥磁阻三者之间的关系进行分析,用有限元法获得样机磁场分布和磁场调节特性,设计制造了实验样机。样机实验结果不仅验证了理论分析的正确性,并表明：通过改变电励磁绕组电流的大小和方向,实现了电机内气隙磁场灵活调节与控制,有效解决了双凸极永磁电机难以实现电机气隙磁场调节的不足,在电动汽车等需宽调速直接驱动的场合具有应用前景。     

气隙对双凸极电励磁发电机特性的影响分析

针对12/8双凸极电励磁发电机的结构特点及工作原理,在二维磁场有限元非线性计算分析的基础上,就气隙变化对发电机的电感特性影响、稳态性能进行了理论分析和仿真验证.分析中考虑了铁心材料的非线性饱和及励磁磁场与电枢磁场间的相互影响,并将稳态仿真结果与实验结果进行了比较分析,验证了理论分析的正确性.     

电励磁双凸极发电机转子极宽对输出特性的影响

转子极宽对基于磁阻工作原理的电励磁双凸极发电机输出特性有重要影响。从原理上讨论了电励磁双凸极电机磁链变化范围与输出电压的关系,阐述2类气隙对电机磁链变化范围的影响作用。提出第3气隙概念并给出其定义,推导了第3气隙大小与转子极宽的数学关系,并指出第3气隙的大小对相绕组磁链最小值的影响作用较大。利用2维有限元法分析计算得到不同转子极宽下电机静磁场分布、相绕组磁链以及空载相电势波形;通过瞬态场路耦合分析得到不同转子极宽下电机负载状态相电势波形、整流输出电压平均值和纹波大小。原理样机的实验结果验证了有限元计算和场路耦合分析的正确性。表明定转子极宽相等即第3气隙最大时电励磁双凸极电机输出功率大且输出电压波动小。     

30/20极混合励磁双凸极电机开关磁阻发电方式研究

对30/20极的混合励磁双凸极发电机(hybrid exgiration doubly salient generator,HEDSG)的开关磁阻发电(switched reluctance generating,SRG)方式进行研究.建立该电机的有限元模型,并进行发电机空载情况下的仿真,获得气隙磁密分布和空载电压仿真波形.通过仿真和试验得到该电机在开关磁阻发电模式下不同负载电流时的电压波形,从而得到发电机的外特性.阐述了相磁链和输出电压随负载电流变化的原因.仿真和试验均验证了HEDSG在SRG模式下励磁电流对输出电压具有良好的控制能力.实验结果表明,通过施加负向励磁电流可以限制短路电流的大小.     

混合励磁双凸极电机提前角控制策略研究

为提高混合励磁双凸极电机在半桥功率变换器供电方式下高速运行时的输出转矩,以定、转子极弧为15°/20°的12/8极混合励磁双凸极电机为研究对象,在对标准角控制策略研究基础上,提出了提前角控制策略,并对不同提前角对电机相绕组电流和输出转矩的影响进行了理论分析和仿真研究,达到了预期目的。     

双凸极电动机换向模态分析及实验验证

对双凸极电动机在H_pwm-L_on型调制方式下的换向过程进行了研究.给出了上桥换向和下桥换向时的电流回路、状态方程及各相电流变化率的分析,对不同滞环宽度和不同负载大小下的换向过程进行了细致分析,对比了换向期间和两相导通非换向区间内绕组电流变化率,从而揭示了换向期间电机的工作情况.基于12/8极混合励磁双凸极电动机驱动系统的试验,给出换向期间的主要波形,从而验证了文中分析.     

混合励磁双凸极无刷直流发电机中永磁与电励磁长度比例的研究

并列式混合励磁双凸极电机本体由永磁和电励磁两部份组合而成,后接整流桥构成混合励磁双凸极无刷直流发电机.发电机的特性在很大程度上决定于永磁部分和电励磁部分的比例分配,如何根据不同应用场合的需要合理分配两部份的比例对系统整体高性能的实现至关重要.文中试制了一台原理样机,以样机的设计参数为基础,利用数值计算方法研究了不同长度比例对该发电机电感特性及主要运行特性,包括空载特性、外特性、调节特性的影响,对电机应用于不同场合下所适合的长度比例分配进行了分析研究,并结合样机的实验测试结果,证明了文中分析的正确性,从而得出有意义的结论.     

双凸极起动/发电机系统一体化设计与实现

起动/发电技术是当今航空电气技术发展的重要方向,基于DSP控制的电励磁双凸极起动/发电机系统具有良好的应用前景。分析了电机结构与起动/发电一体化工作原理。为了使系统的体积、重量减少,使控制电路简化,该文对主功率变换器、励磁功率电路和硬软件控制电路进行了一体化设计,并以DSP芯片为基础,实现了起动、起动/发电切换与发电工作的全数字控制。实验验证了起动/发电一体化设计方案的可行性,表明电励磁双凸极起动/发电机系统能可靠起动,起动/发电切换控制简单,发电电压稳定且可实现故障发电。     

四相8/6极双凸极永磁发电机运行分析

双凸极永磁电机是将开关磁阻电机与永磁材料相结合而派生出来的一种新型电机。文章建立了双凸极永磁发电机稳态运行时的数学模型,对不同整流装置、接不同性质负载时的稳态运行性能进行仿真,并将仿真结果与实验结果进行了比较。     

电励磁双凸极发电机的短路运行分析

文章给出了电励磁双凸极无刷直流发电机的两种短路故障运行情况:直流输出端短路和三相电枢绕组短路。对于直流输出端短路,利用有限元分析软件ANSOFT建模仿真和实验相结合的方法对不同发电方式短路运行下的发电机磁场,相磁链,短路电流以及电枢电流的换相情况进行了详细地理论和实验分析。揭示了发电机输出端短路时,不同发电方式下的电枢反应和电流换相特点。通过进一步研究表明:发电机输出端短路时,若无寄生参数,发电机一直工作在电流换相状态;否则,则还存在单相导电工作状态。当发电机发生相间短路时,不存在换相重叠现象,其短路电流与输出端短路时相比要小。