电励磁双凸极发电机的三相整流换相过程分析

阐述了电励磁双凸极无刷直流发电机整流发电的工作原理,推导了电流换相时间、换相重叠角以及换相压降的解析公式,并分析了励磁电流、发电机转速以及负载性质对电流换相的影响。理论分析与实验结果表明：电励磁双凸极发电机整流发电时的换相过程由电机自感和互感引起;励磁电流大小会使工作模态发生变化;当负载和励磁电流不变时,换相时间受发电机转速影响,换相重叠角保持不变;负载为阻性与感性时,存在换相重叠,负载为容性轻载时,换相重叠现象不明显。     

双凸极无刷直流发电机空载特性的分析

首先用变网络等效磁路法计算了12/8结构的某双凸极交流发电机的空载相电压，给出了实验结果的对比。然后，在此基础上给出了凸极无刷直流发电机的空载特性的求法，计算的结果和实验的结果进行了比较，说明该方法具有较高的计算精度。该无刷直流发电机空载特性的求出为双凸极无刷直流发电机的磁路设计提供了重要的理论依据。     

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。     

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。     

双凸极发电机增磁式发电方式的特性分析

电枢反应和换相重叠是造成电励磁双凸极发电机外特性软的主要因素。借助有限元仿真软件,比较分析了仅一相整流输出、三相独立整流输出以及常规开关磁阻发电方式(switched reluctance generation,SRG)输出的磁链、电流等波形,并得到了相应的外特性曲线。对原理样机进行实验,验证了仿真分析的准确性。分析结果表明,SRG发电方式的增磁特性有助于减小双凸极发电机的励磁功率;同时,双凸极电机较小的互感值使得各相互感引起的去磁作用可忽略;换相重叠是SRG发电方式外特性变软的重要因素,减小换相重叠角对双凸极发电系统的影响是有效的优化思路。     

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。     

IMC控制在双凸极发电机电压调节中的应用

针对双凸极无刷直流发电机的调压要求,设计了以TMS320C32为核心的数字调压器硬件平台。采用内模控制其法的数字调压在对双凸极无刷直流发电机进行调压实验的过程中,取得了良好的控制效果。     

无刷直流电机换相转矩脉动减小及动态仿真

针对无刷直流电动机转矩脉动大的问题,提出了采用不同的PWM调制方式以及不同的重叠换相角减小换相电流所引起的转矩脉动,并运用Matlab/simulink软件对相应控制策略下的无刷直流电机进行了仿真。结果表明,增加PWM调制频率,选择合适的占空比和重叠换相角时可以使无刷直流电动机的换相转矩脉动减小。     

双凸极无刷直流电机三相九状态控制策略研究

该文从机电能量转换角度深入研究了双凸极电机电感周期变化特性对转矩输出能力的影响规律,提出双凸极无刷直流电动机的三相九状态控制方法。分析了双凸极电机三相绕组电感周期变化对相电流通入规律和进一步提升电磁转矩的控制规律的影响。采用场路耦合方法建立双凸极电机驱动系统模型,对比分析三相六状态和三相九状态控制策略对电流和输出转矩影响特性,得到不同转速和转矩下三相九状态控制的开关管优化导通逻辑和提前角参数。研制了1.3 k W双凸极无刷直流原理样机,实验验证了三相九状态控制策略对双凸极电动机输出转矩能力和调速系统运行效率的提高具有明显优势。     

双凸极无刷直流发电机的非线性数学模型

用变网络等效磁路法建立电励磁双凸极发电机等效磁路模型。在考虑磁路饱和、电枢磁场和励磁磁场相互作用的基础上 ,给出了描述该发电机非线性电感的函数 ,函数值与转子位置、各相电枢电流和励磁电流有关。有限元法验证了该函数的计算结果具有很高精度。在基于电感数值解基础上建立了该无刷直流发电机负载时一个工作模态非线性数学模型 ,给出了描述该数学模型的微分方程。理论计算结果和样机实验结果对比验证了该模型的正确性 ,为研究双凸极发电机的工作性能提供理论依据     

电励磁双凸极发电机的双输出电压调节技术

提出了一种电励磁双凸极发电机高、低压直流双输出稳压技术：通过对励磁绕组电流进行PWM控制稳定28.5 V低压输出;高压直流输出经过高、低压绕组磁场间的耦合粗调后,经过双Boost变换器进行稳定升压至360 V直流。该文阐述了低压电压调节器与高压直流输出调节器--双Boost变换器的工作原理,分析了电流换相、负载和电机转速对高压输出调节的影响,确立了双Boost变换器开关频率的选取依据。研制的双输出发电系统验证了方案的可行性与理论分析的正确性。     

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.     

双凸极电励磁发电机非线性建模方法

在有限元分析所得磁链特性y(q, if, ia, ib, ic)的基础上,尝试分别采用自适应模糊神经网络(adaptive-network-based fuzzy inference system, ANFIS)、支持向量机(support vector machine,SVM)和3次样条插值法(Spline)建立60 kW 12/8极双凸极电励磁(doubly salient electromagnetic,DSEM)直流发电机非线性模型,并将基于3种模型的电机的静态特性与有限元分析结果相比较,以验证所建模型的逼近精度、推广预测能力及建模方法的有效性。根据3种非线性建模方法分别建立发电机非线性仿真模型,并用此模型对双凸极无刷直流发电机的空载和带载电压波形进行仿真,分析电机的空载特性和外特性,并与实验测试结果比较,进一步验证3种建模方法的性能,给出选用原则。     

航空电励磁双凸极无刷直流起动发电机系统控制关键技术综述

电励磁双凸极电机具有结构简单可靠、容错性能好、控制灵活等优势,可构成一种具有竞争力的新型航空无刷直流起动发电机系统。简述了电励磁双凸极起动发电机系统的构成及其工作原理。针对航空电源这一特殊应用领域的要求,对电励磁双凸极起动发电机高可靠性控制、高效率高功率密度控制、集成化控制等关键技术进行了归纳总结。讨论了电励磁双凸极起动发电机控制关键技术的未来发展趋势。     

电励磁双凸极无刷直流发电机非线性PI调压技术的研究

针对12/8极电励磁式双凸极（EMDS）无刷直流发电机的非线性特性，提出了一种新的非线性PI调压控制方法，该算法中比例和积分参数随调压误差的变化而非线性变化。设计了以 DSP为核心的数字调压器，利用实验离线辨识的方法建立发电机系统的数学模型，在此基础上设计了算法参数，与传统PI算法做了实验对比，结果表明其抗干扰能力比常规PI调节器强。为了进一步提高系统的动态性能，在非线性PI算法中加入了负载电流前馈补偿控制。实验结果表明，在系统突加和突卸负载两种情况下，采用具有负载电流前馈补偿的非线性PI控制后，发电机电压不仅恢复时间明显缩短，而且电压波动幅值也大大减小，系统的动态性能得到了明显的提高，而且具有高的稳态精度。     

用支持矢量机建立电励磁双凸极发电机的非线性模型

作为一种新型的交流无刷电机,电励磁双凸极发电机输出经过桥式整流即可输出直流电,结构简单,可靠性高.但它是高度非线性、时变的对象,其磁链和电感均为励磁电流、相电流、转子位置的非线性函数,无法采用解析方法建立精确数学模型.支持矢量机(SVM)摒弃经验风险最小化(ERM)原则,而采用结构风险最小化(SRM)原则,可有效地应用于非线性建模.本文采用SVM建立了电励磁双凸极发电机磁链ψ(θ,if,ia,ib,ic)的非线性模型,所建模型拟合精度较高,其推广泛化能力也较强.所建模型为飞机高压直流发电系统的设计、动静态特性分析奠定了良好的基础.