新型混合励磁发电系统用无刷励磁机电磁性能分析

本文提出了新型混合励磁发电系统,它由混合励磁发电机、无刷励磁机和旋转整流器构成,其中混合励磁发电机转子由结构上独立的两部分——永磁体和电励磁组成,定子铁心沿轴向分为三段:永磁部分定子铁心、电励磁部分定子铁心以及中间部分定子铁心,其中中间部分定子铁心采用非导磁材料。新型混合励磁系统具有永磁电机高效、高功率密度的优点。本文仅针对新型混合励磁发电系统中的无刷励磁机进行分析,无刷励磁机结构与绕线式异步电机结构相似,定、转子均采用三相绕组,无刷励磁机的转子与混合励磁发电机转子同轴,转子绕组经固定在同发电机转轴上的二极管整流将交流变为直流,供给混合励磁发电机励磁。同时本文采用电磁场有限元法对无刷励磁运行机理和电磁性能进行分析,其中包括供电电源类型、定子电流特性和转矩特性等。本研究成果对掌握无刷励磁机运行特性具有重要作用。     

新型混合励磁无刷爪极发电机磁场调节特性的有限元分析

针对电励磁爪极发电机效率低、永磁爪极发电机磁场调节困难的问题,提出一种新型结构的混合励磁无刷爪极发电机,该电机由永磁体与励磁绕组共同作用产生电机磁场,通过改变励磁电流的大小和方向,可以实现电机磁场的调节,同时励磁绕组静止,取消了电刷-滑环结构,实现了无刷化,提高了发电机工作的可靠性。由于电机结构及磁路的复杂性,采用三维有限元法对电机的空载磁场分布及磁场调节能力进行了分析,分析结果表明:在结构参数相同的情况下,与电励磁爪极发电机相比,新型混合励磁无刷爪极发电机具有气隙磁通密度高、磁场调节范围宽和低速输出性能好的特点。     

级联式无刷双馈电机的一种改进励磁方式

在多种风力发电机中,无刷双馈电机以其高可靠性、良好的电气性能以及较高的低电压穿越能力,成为风力发电机中的佼佼者。级联式无刷双馈电机是电机实现无刷化的最简单方法,但此种电机存在励磁损耗较大,导致发电机效率不高的问题。分析了它的优势和不足,研究了无刷双馈风电机组的励磁系统,提出了功率绕组端并联电容补偿励磁的方法。此方法能够降低转子励磁电流,从而减少了电机的损耗,提高了风力机发电效率。     

航空并列式混合励磁无刷直流发电机短路特性研究

结合航空低压直流电源系统应用特点,对并列式混合励磁无刷直流电机短路特性开展研究。分析永磁与双凸极电机段绕组耦合关系与电感特性,揭示并列式混合励磁电机高电抗特征,在此基础上研究直流侧短路故障下的电枢反应与短路电流变化规律;根据绕组拓扑形式特点,围绕两类相间短路故障,系统分析短路电流与整流输出电压特性,探讨电机中性点连接方式对短路电流的影响,提出并列式混合励磁无刷直流发电机不同短路故障下的短路电流抑制与短路保护方法。研制12300r/min、11kW低压直流电源系统并列式混合励磁无刷直流发电机系统,并进行短路实验验证。理论与实验结果表明,并列式混合励磁无刷直流电机具有较好的短路电流抑制能力,在航空直流电源系统中具有重要的应用优势与价值。     

级联式无刷双馈电机的一种改进励磁方式

在多种风力发电机中,无刷双馈电机以其高可靠性、良好的电气性能以及较高的低电压穿越能力,成为风力发电机中的佼佼者。级联式无刷双馈电机是电机实现无刷化的最简单方法,但此种电机励磁损耗较大,导致发电机效率不高的问题。分析了它的优势和不足,研究了无刷双馈风电机组的励磁系统,提出了功率绕组端并联电容补偿励磁的方法。此方法能够降低转子励磁电流,从而减少了电机的损耗,提高了风力机发电效率。     

双凸极无刷直流起动发电机研究

电励磁双凸极无刷直流发电机配以起动功率变换器就构成了起动发电机，与开关磁阻起动发电机一样均具有可在高温高速下工作的能力。本文分析了该起动发动机的基本原理，标准和换相提前控制时的机械特性和机械特性的合成方法，减小转矩脉动和输出电压脉动的方法，比较了有刷与无刷两种电机起动航空发动机的试验结果。试验表明：电励磁双凸极电机是一种性能较好的航空用起动/发电机。     

基于多环调压控制的混合励磁航空变频交流发电系统

变频交流发电系统在航空电源上越来越受到重视。发电机转速的变化带来了发电机参数的变化,对发电机调节技术带来了挑战,现有的适合恒频发电系统的调压技术不能满足变频发电系统的需要。本文将发电机电压、励磁电流、发电机频率和负载电流四个量作为反馈量,构成多环反馈,用于新型的混合励磁无刷交流发电系统中,分析了混合励磁无刷交流发电机的特性。对发电系统进行了变频调压实验,实验结果表明,设计的发电机调压器减小了动态调节时间,适合于变频交流发电系统。     

航空无刷同步起动/发电机单相交流励磁系统研究

针对航空无刷同步起动/发电机,进行了单相交流励磁下励磁系统的特性研究。利用有限元仿真分析方法,对单相励磁下励磁机静止时的电压输出特性进行研究,并探讨主发电机的励磁特性,寻求主发电机最优励磁条件并通过试验进行验证;开展旋转状态下交流和直流励磁时主发电机励磁特性分析;通过对比直流励磁特性曲线与交流励磁特性曲线,得到励磁机交/直流励磁最优切换区间。     

旋转整流器无刷同步发电机起动交流励磁仿真分析

旋转整流器式无刷同步电机具有功率因数可调、效率高等优点，在航空电源系统中得到广泛的应用。为了适应未来飞机电源系统发展的要求，航空发电机需要具有起动/发电双功能。本文给出无刷同步电机的新型单相交流励磁方案，在励磁机直流励磁绕组通入单相交流电，在气隙中建立脉振磁场，使励磁机转子电枢绕组中产生感应电势，经过旋转整流器整流，为主发电机提供励磁电流，解决零速下主发电机励磁问题。文中建立了考虑励磁机铁损耗的仿真模型，并运用仿真手段详细地分析励磁机的单相交流励磁的频率和幅值对主发电机励磁电流幅值的影响，最后给出发电机起动过程中，励磁机单相交流励磁的控制规律。     

利用逆序磁场自励恒压的单相同步发电机无刷励磁系统的原理与设计

闽东电机厂生产的单相同步发电机为有刷结构,为了增强国际市场的竞争能力,拟采用无刷结构。为此,我们对利用逆序磁场自励恒压的单相同步发电机的无刷励磁系统作了一些探索。通过分析和模拟实验,我们认为利用逆序磁场的单相无刷同步发电机的物理模型是“同步电机 交流器”,论证了这种无刷励磁系统具有相复励特性,试验证实了转子整流电路是电流源整流,并在与闽东电机厂合作试制的样机中得到了试验验证。一、原理与分析利用逆序磁场自励恒压的单相无刷同步发电机的原理接线图,如图1所示。发电机定子具有两套绕组,一为负     

定子分布励磁双凸极无刷直流发电机电磁特性研究

定子集中励磁双凸极电机与不控整流电路构成的双凸极无刷直流发电机具有调压方便、可靠性高的特点,但其存在三相磁路不对称的固有问题,进而影响三相电势波形与输出电压脉动。深入研究定子分布励磁的电励磁双凸极发电机,对比了分布励磁与集中励磁双凸极发电机结构特点与运行原理,用有限元方法分析了分布励磁双凸极电机的电枢反应、电感特性和磁场分布,并对多相电机及其绕组形式和发电模态进行了研究。研制了原理样机,实验结果与仿真分析一致,表明分布式励磁双凸极无刷直流发电机在合理的绕组结构和整流方式下具有良好的发电性能,解决了传统双凸极无刷直流发电机的整流输出电压脉动大和相电流不对称的问题。     

同步发电机光控无刷励磁系统的研究

基于普通无刷励磁系统存在的问题，提出了一种新型同步发电机无刷励磁控制系统，即光控无刷励磁控制系统。它是在普通无刷励磁控制系统中用可控器件取代不可控的二极管整流，通过光电耦合形式实现对励磁电流的直接控制，并且利用MATLAB／Simulink仿真软件，分别对普通无刷励磁系统和光控励磁系统进行了建模、分析和仿真，并对仿真结果进行了比较。结果表明：光控励磁系统对于提高同步发电机的响应速度，改善电力系统的暂态和稳态性能有明显效果。     

感应整流式无刷同步电机的励磁原理和调压性能研究

为了实现转子励磁型电励磁电机的无刷化励磁,研究一种感应整流式无刷同步电励磁电机。新结构电机采用传统电励磁电机铁芯。当往定子励磁绕组通入直流励磁电流后,感应激励绕组电流和转子励磁绕组电流产生的磁场在气隙中叠加,共同感应电枢绕组。该方法结合传统的感应励磁和励磁机励磁的优点,实现高效的无刷化励磁。介绍感应整流式无刷同步电励磁电机的结构,绕组分布和基本工作原理,理论分析感应激励绕组电流和转子励磁绕组电流的励磁原理,运用Ansys Maxwell仿真分析发电机的输出电压波形以及调压性能。制作了一台1.5kVA的实验样机,验证了理论和仿真分析的正确性。     

2500kW高压无刷三相同步发电机

介绍了同步发电机的几种励磁方式和2500kW高压无刷三相同步发电机的无刷励磁系统。着重叙述了该发电机（包括主机，交流励磁机，旋转整流器，副绕组和恒压装置）的结构特点以及试验结果。     

一种新型混合励磁同步发电机的两级式无刷励磁方法

针对切向/径向混合励磁同步发电机(tangential/radialhybrid excitation synchronous generators,T/R-HESG),提出了一种两级式无刷化自励方法。根据切向/径向混合励磁同步发电机的结构特点和磁路特性设计了两级式无刷化方法,实现了完全自励。同时,完成了励磁机的设计,通过对空载特性以及旋转整流器换相重叠角的研究,结合有限元仿真,优化了其结构,以保证励磁机与主发电机的匹配。对两级式无刷系统进行建模,通过整体仿真验证了该种方案的正确性。加工了一台基于T/R-HESG的两级式无刷励磁样机,测试了励磁机的电流放大特性、两级式无刷励磁系统的静态特性和动态特性,结果表明该两级式无刷发电机具有良好的工作性能。在航空航天、风力发电等领域有广阔的应用前景。     

集成感应式交替极混合励磁无刷直流发电机全文替换

为了同时实现转子永磁型直流发电机的灵活调压和无刷化励磁,提出一种新型的混合励磁无刷直流发电机。该发电机采用N-I-I-I型交替极拓扑,利用铁心极的高磁导特征,即通过铁心极为电励磁磁通提供低磁阻路径,实现磁通的灵活调节。同时,采用集成式直流感应方式实现无刷化励磁,感应励磁部分和主电机部分共用一套定转子铁心(叠片),不存在径向/轴向三维磁路,结构简单,且空间利用率高。该文介绍所提新型集成感应式混合励磁无刷直流发电机的结构,阐述其运行原理;并采用有限元仿真分析其空载和负载下的电磁性能。结果表明所提出的发电机具有良好的感应励磁特性和调压特性。最后,加工一台样机,测试结果验证了理论和仿真分析的正确性。     

多相无刷直流发电机的换向过程

本文分析了多相无刷直流发电机的换向过程。此发电机是一种新型发电机，它由直流机电枢绕组外接多相全波整流桥组成。本文重点讨论了不同励磁波形，矩形波、梯形波和三角波对换向过程的影响，得到了二极管随负载电流变化的导通规律，即进入换向角ρ，换向重叠角γ随负载Ｉ的变化规律。以此为基础，可以分析电机的稳态特性。     

主励磁机高频信号注入的无刷励磁同步电机低速阶段无位置传感器起动控制

无刷励磁同步电机用作航空起动发电机,通常需安装位置传感器。为解决位置传感器带来的系统复杂化和可靠性降低的问题,低速阶段可采用主发电机高频信号注入估计转子位置,但引入的电流谐波会对起动输出力矩造成较大影响。为此该文提出一种适用于低速阶段的基于主励磁机高频信号注入的无刷励磁同步电机无位置传感器起动控制方法,利用主励磁机间接向主发电机励磁绕组注入高频信号,提取主发电机电枢绕组中的高频响应信号,经过计算处理获得转子位置信息。当电机静止时,主发电机励磁磁场的建立过程会在电枢绕组中感应产生的电流,根据电流极性判断转子初始位置所在扇区,并校正转子初始位置估计值。最后实验证明所提的无位置传感器起动控制方法具有较好的位置检测精度,能够实现无刷励磁同步电机在低速阶段的起动控制。     

同步发电机光控无刷励磁系统中间研究试验

一、概述现代电力工业的迅速发展,对同步发电机励磁系统提出了越来越高的要求。励磁系统的研究改进,始终是国内外电机制造与电力生产部门所关心的一个重要科研课题。近二十年来,励磁方式已由直流励磁机励磁,发展到交流半导体励磁,由有刷励磁,发展到无刷励     

无刷励磁交流发电机的交流励磁机计算

经分析认为无刷励磁交流发电机的励磁机实质上是一交流发电机,其输出经过旋转整流器输入主发电机励磁绕组励磁,其负载相当于大电感而旋转整流器则作为旋转开关,将负载电流从一相转换至另一相,本文通过分析推导计算公式,来确定励磁线路的有关参数。认为计算与实测结果都较接近。