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。     

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。     

一种三级式航空无刷同步电机起动控制策略

针对三级式航空无刷同步电机在采用单相交流励磁方式实现起动功能的过程中,主发电机励磁电流脉动,与励磁机电磁和机械耦合严重,采用单一电动机模型的传统起动控制方法会导致电机转矩脉动大、带载起动困难的问题,通过分析励磁机在起动过程中的输出特性,研究集励磁机和主发电机的一体化数学模型,提出了一种在非恒定电流励磁情况下的三级式航空无刷同步电机起动控制策略。实验结果表明,该控制策略对励磁脉动干扰不敏感,可明显提高电机在电动状态时的运行稳定性以及带载能力。     

水轮发电机组无刷励磁转子过电压故障及改进实践

无刷励磁系统是采用交流励磁机对发电机进行励磁，交流励磁机磁极线圈安装在定子上，省去了滑环、碳刷。转子为三相电枢绕组，电枢输出的交流电经同轴旋转的整流器转换成直流供给同步发电机的励磁绕组。由于无刷励磁系统中取消了直流励磁机，根除了直流励磁机换向器冒火故障。同时旋转整流器的整流元件，在强大的离心力作用下，具有良好的散热性，往往比较可靠，所以在小型水电站发电机上得到较多的应用。这种励磁方式常见的故障是当自动励磁调节器退出（对于小型发电机调节器退出较常发生）改为手动运行时，由于某种原因发电机甩负荷产生危…     

多相无刷励磁系统旋转整流器故障的仿真与识别

多相无刷励磁系统中旋转整流器的损坏时有发生,故障恶化将严重影响主发电机的正常安全运行。为识别旋转整流器的故障,建立了包括旋转整流器在内的整个多相无刷励磁系统的多回路数学模型,对旋转整流器的正常运行和常见故障状态进行了仿真,仿真结果同励磁机额定运行值以及实验结果吻合。分析了旋转整流器各种状态时励磁机稳态定子励磁电流的频谱,并对特征机理进行了理论分析,在此基础上提出以励磁机定子励磁电流的4次谐波分量同22次谐波分量的比值作为故障识别对象,为多相无刷励磁系统旋转整流器故障诊断提供了理论依据。     

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。     

三级式同步电机低速阶段无位置传感器起动控制高频信号注入法的对比

针对航空三级式同步电机无位置传感器起动控制中通过主发电机直接注入高频信号引入的起动转矩波动、响应信息提取困难、易受扰动等问题,提出一种通过三级式同步电机的主励磁机间接注入高频信号的方法。从注入高频信号的频率特性、转子位置估计精度等方面,对比分析主励磁机定子侧注入高频信号和利用主励磁机三相交流励磁控制产生的6次谐波作为主发电机转子励磁绕组间接高频注入信号的方法,并给出利用三级式同步电机励磁电流建立过程估计转子初始位置的方法。实验结果表明,两种高频信号注入法在低速起动阶段皆具备良好的位置跟踪精度,采用主励磁机三相交流励磁产生6次谐波作为间接高频信号注入的方法更易实现,且具有更好的平均精度。     

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。     

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。     

基于间接二次谐波注入的三级式同步电机低速阶段无位置传感器起动控制

针对航空三级式同步电机实现起动功能存在的转子位置检测问题,该文提出一种从主励磁机间接向主发电机注入高频信号的方法,利用旋转整流器产生的二次谐波作为向主发电机励磁绕组注入的高频信号,分析起动过程高频响应信号的频率特性,提出一种通过主励磁机的励磁电流生成同步解耦信号的方法,设计基于带通滤波器级联陷波器的转子位置误差信息提取方法,降低提取的高频信号的相移,增强谐波抑制能力,提高位置估计精度。最后,通过仿真和实验证明所提无位置传感器起动控制方法具有良好的位置估计精度,能够实现三级式同步电机在低速阶段的可靠起动控制。     

同步风力发电机无刷励磁系统设计

分析了基于可旋转变换器的无刷励磁原理,提出了基于可旋转变换器的同步风力发电机无刷励磁系统的设计方案。旋转变换器的输入为直流电,经过全桥逆变电路和旋转变压器以后,将电能传递到旋转部分,再经过整流以后给同步风力发电机励磁绕组提供直流电。根据风速变化,控制励磁机的励磁从而可以控制同步发电机的励磁,使得输出电压恒定;在额定风速...     

同步风力发电机无刷励磁系统设计

提出了无刷励磁同步风力发电机励磁系统设计方案,采用可控硅静止励磁装置向交流励磁机定子励磁绕组提供直流电,励磁机发出交流电经过旋转整流器供给风力发电机励磁。只需跟随风速变化,控制励磁机的励磁从而可以控制同步发电机的励磁,使得输出电压恒定。在额定风速以下,获得最大风能利用系数,额定风速以上,保证输出功率恒定。并提出了基于单神经元自适应PID控制算法的控制器设计,该系统具有可靠性高、抗干扰能力强、硬件简单和系统可扩展性强的特点。     

同步电动机无刷励磁系统组成与设计

简要阐述无刷励磁同步电动机的旋转整流器、励磁机组成与设计，整流管的选择、整流线路设计；励磁机主要参数的求取。     

无刷励磁同步电动机异常振动故障分析

针对一台无刷励磁同步电动机异步运行时正常,而牵入同步运行时产生振动的现象,进行了故障分析,并对旋转整流盘、励磁机的串入电路波形进行了检测分析并逐一排除,最后利用交流阻抗电压测试法查明了磁极绕组短接的故障点,实施绝缘处理后使电机异常振动问题得以解决。     

旋转电枢式交流励磁机的电磁设计要点

由于同步电动机运行过程中对励磁系统的特别要求,导致交流励磁机的设计中需要有一些特殊的考虑。从同步电动机的运行原理上出发,对交流励磁机的电磁设计要点进行了充分剖析,并简要介绍了无刷励磁同步电动机的结构组成、起动及运行原理。     

基于有限元法的无刷交流励磁机空载特性分析及额定励磁电流计算

针对无刷交流励磁机铁心结构的复杂性和铁磁材料饱和特性的影响,采用非线性有限元法,利用有限元软件Maxwell,建立无刷交流励磁机的二维模型,对空载特性及额定励磁电流进行研究分析。以1台28 kW无刷交流励磁机为例,对电机气隙磁场仿真分析并求取空载特性。计算所得的基波电势与实测结果相符,为此类电机电磁场的设计提供理论依据。在此基础上通过场路耦合的方法,用外电路来模拟额定负载工况,计算出额定工况下的励磁电流。该方法具有实用性,可为一般的交流励磁机励磁电流计算提供参考。     

Fundamental characteristics of a brushless and self-excited sinusoidal-wave single-phase synchronous generator having a two-phase field winding excited by a half-wave rectified current

It is desired from the viewpoints of maintenance and construction to make single-phase synchronous generators of brushless and self-excited types. A novel brushless and self-excited single-phase synchronous generator was devised by one of the authors. The stator exciting current is made to flow simultaneously with the load current in the armature winding. Thus, the iron core for the magnetic circuit can be both for the synchronous generator itself and for the exciter. Experimental studies of the brushless and self-excited single-phase synchronous generator of which the rotor winding is used as a rotor exciting winding and a field winding are described in this paper. In the proposed generator, the rotor is provided with a balanced two-phase field winding to improve the voltage wave distortion. The terminal voltage of this generator can be kept constant in spite of the load variation. Therefore, the proposed synchronous generator can be expected to be used widely.     

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。     

增安型无刷励磁同步机的防爆要点

从电动机、交流励磁机、旋转整流盘等几个方面分别阐述了增安型无刷励磁同步机的防爆要点。