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。     

高精度直流测速发电机输出交流量中的2p次和4p次谐波分析

本文对直流测速发电机精度测试中输出电压纹波进行了理论分析，并通过对由于电枢偏心和铁心呈椭圆引起的纹波进行数学分析，证明电枢偏心将产生2p次谐波，电枢铁心呈椭圆将产生4p次谐波，文章最后对减少输出电压纹波的方法进行了探讨。     

三输出直流发电机原理及设计特点

主要论述三输出直流发电机的基本原理及主要特点,对三输出直流发电机的磁场、电枢电动势、电枢电流的分布、电枢铜耗、电枢电压降、电枢反应以及换向磁势、换向绕组等方面进行了分析,并与一般直流发电机进行了比较。通过上述几方面的分析,提出三输出直流发电机的设计方法以及设计时所必须考虑的几个问题。     

船舶中压直流电力系统接地方式对直流纹波影响研究

单相接地故障作为一种常见电气故障,会使船舶中压直流电力系统的直流电压纹波产生畸变,影响系统正常运行。以中压直流电力系统的单相接地故障为背景,研究了整流发电机中性点接地方式对纹波的影响。首先运用对称分量法和开关函数法,分别计算了直流电压的正常纹波次数与故障下纹波次数,并推导出故障下直流电压中交流分量的解析表达式。然后,通过分析绕组间的零序回路,得出了故障绕组零序电压与接地方式之间的关联,从而进一步得到接地方式对直流纹波的影响。最后,通过PSCAD与MATLAB/Simulink仿真软件搭建模型,进行仿真验证,为舰船中压直流系统整流发电机接地方式的选取提供参考依据。     

交流发电机整流供电系统故障限流装置的分析与设计

提出了一种新型的整流发电机供电系统区域问限流保护方案及限流器电路。给出了适用于限流器分析的整流发电机的简化模型。建立了该型限流器的数学模型，得到了整流发电机电源参数对FCL承受的最大电压和最大电流的影响关系，通过MATLAB仿真验证了简化模型和所推导结论的正确性。研制出小功率实验样机，完成了三相整流同步发电机直流侧突然短路故障时限流的动态模拟实验。实验结果表明该限流器设计合理，限流效果明显。     

串联单相PFC整流单元对在永磁直驱风力发电系统中的应用

针对传统永磁直驱风力发电系统中存在的发电机电流波形差、输出电压低和变换器成本高等问题,提出一种将发电机和变换器进行一体化设计的新方案.该方案引入以永磁间步发电机电枢电感为升压电感的单相功率因数校正(PFC)电路,实现了发电机电流波形与功率因数控制.两个单相PFC电路的直流侧串联组成串联单相PFC整流单元对,交流输入侧与两个电气上互相正交的发电机定子绕组相连,可有效消除直流母线电压的纹波.介绍了新方案的拓扑结构和工作原理,搭建r基于dSPACE的快速控制原型试验平台,通过仿真和试验,验证了新方案的正确性.     

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。     

高精度直流测速发电机输出交流量中的2p次和4p次谐波分析

本文对直流测速发电机精度测试中输出电压纹波进行了理论分析,并通过对由于电枢偏心和铁心呈椭圆引起的纹波进行数学分析,证明电枢偏心将产生2p次谐波,电枢铁心呈椭圆将产生4p次谐波。文章最后对减少输出电压纹波的方法进行了探讨。     

直流发电机与同步发电机交轴电枢反应的比较研究

主要解释了现行电机学书籍中关于直流发电机和同步发电机交轴电枢反应的差异.通过引入有效磁通的概念,理清了电机学中每极磁通概念的混乱;通过引入视在磁通的概念,使交轴电枢反应的效应在直流发电机和同步发电机中统一起来,维护了电机学内在的逻辑一致性.     

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。     

新型十二相梯形波永磁无刷直流发电机

同步电机六相双Y绕组就电机内部而言实质上由十二相30°绕组连接而成。提出永磁同步电机采用十二相梯形波相电势输出,经共阳极连接十二相零式整流电路整流构成永磁无刷直流发电机。利用槽电势星形图分析输出电压特性,得到电枢绕组的设计原则。设计一台2 kW梯形波永磁无刷直流发电机,建立发电机系统场路耦合模型,并进行有限元计算,得到整流二极管导通模态及导通电流特性。样机实验结果与理论及仿真分析一致,表明十二相梯形波永磁无刷直流发电机的整流二极管数目与六相双Y整流电路相同,输出电压脉动相当,但整流二极管平均电流降低一半。     

电励磁双凸极发电机的电枢反应对外特性的影响分析

针对电励磁双凸极发电机(WFDSG)电枢反应较为复杂,带载后的电枢反应既有增磁作用又有去磁作用,导致磁链和电枢电流的波形严重畸变,不利于电机工作特性分析的情况,提出从磁能的角度分析电机工作特性的方法。根据双凸极电机的机电能量转换过程,在三相不控全桥整流发电方式(DSG2)下,针对1台12/8极电励磁双凸极发电机,分析在不同负载情况下磁链和电枢电流的变化特点和规律,从磁能的角度分析并揭示电机电枢反应作用对电机外特性的影响;分析双凸极发电机的功率流,根据仿真和实验数据进行磁能面积核算。核算结果表明,仿真和实验结果的误差在11%之内,验证了磁能分析方法的正确性。     

八管整流无刷直流发电机分析

对八管整流无刷直流发电机进行了实验分析，比较了八管整流电机与六管整流电机的外特性，对八管整流和机理及其提高发电机输出负载能力的原因进行了全面分析。     

基于多绕组永磁发电机的大容量级联型风力发电变换器

针对大容量风电机组的中压变换问题,提出了一种基于多绕组永磁发电机的级联型变换器系统,通过模块单元级联实现中压输出,从而省去升压变压器.将模块中发电机的两个正交绕组经PFC整流后在直流母线上并联,实现发电机单位功率因数运行,并保持馈入直流母线的瞬时功率恒定.利用发电机的电枢电感作为升压电路的储能电感,减小了系统的体积和成本,导出了电感取值的适用范围.逆变侧的H桥单元级联电路采用矢量控制,独立调节注入电网的有功和无功功率.仿真和实验结果验证了该类变换器拓扑结构和控制方法的有效性.     

无刷直流电动机电枢反应对转矩脉动的影响与分析

采用简化等效磁路图,分析了无刷直流电动机电枢反应作用在永磁体两端面的磁动势影响,进而分析了"三相星接六状态"运行的无刷直流电动机电枢反应磁动势对转子永磁体产生增磁和去磁作用的特征和过程。在此基础上,考虑电动机在负载情况下,通过永磁体工作曲线图,求出工作气隙内由电枢反应作用的磁通变化数值。以一台8槽、18极无刷直流电动机为例,采用上述方法,分析并计算了电枢反应引起的转矩脉动百分比,为无刷直流电动机结构设计和抑制转矩脉动提供了可靠的理论依据。     

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…     

无刷直流电动机的开环调速机械特性研究

基于星形三相六状态工作模式的无刷直流电动机的等效电路和电压回路方程,对调节PWM占空比和调节直流电源电压两种调速方式的无刷直流电动机的开环机械特性表达式进行了推导.对一样机的两种调速方式开环机械特性进行了仿真和实验分析.仿真和实验结果验证了推导的机械特性表达式的正确性.调节PWM占空比调速时,空载和轻载由于电流不连续,机械特性较软,随着负载增加,电流连续,机械特性变硬.调节直流电源电压调速时,电枢电流始终保持连续,机械特性较硬.分析了PWM开关频率、电枢电感对机械特性的影响,所得结论为无刷直流电动机及控制器设计中相关参数的选择提供了理论依据.     

四相电励磁双凸极发电机短路故障分析

本文分析了外接不控全桥整流电路的四相电励磁双凸极发电机的三种单相短路故障运行情况:绕组短路,二极管上管或下管短路。对于正常运行和不同的故障运行情况,利用有限元分析软件Ansoft建模仿真和实验相结合的方法对发电机在空载情况下的磁链、相电压、短路电流、输出电压、电枢反应等进行了详细的分析。比较不同短路故障对发电机的影响:下管短路故障对输出电压品质影响最甚,使输出电压平均值急剧下降且纹波率大大增加;但上管短路故障产生的短路电流最大,对电机发热影响最严重。     

用于改善直流链电流纹波的电流源型整流器扇区优化调制策略

电流源型整流器采用十二扇区空间矢量脉宽调制(SVPWM)可缩短器件换流过程并减小开关损耗,但整流器在运行时直流链电流纹波较大,而采用增大电感值的方法抑制电流纹波会增大电感的损耗和体积,影响系统整体运行性能.为此,该文首先提出一种适用于宽范围运行情况下直流链电流纹波的优化调制策略.其次,基于十二扇区实现机理和电感电流纹波产生原理,通过所提出的电流纹波分析模型推导分析电流纹波表达式,并深入对比分析两种调制策略的直流链电流纹波峰值分布规律.最后,通过仿真和实验样机验证了理论分析的正确性和调制策略的有效性.