考虑电感变化的双三相槽口永磁型混合励磁双凸极电机铜耗监督控制

提出了一种新型双三相槽口永磁型混合励磁双凸极发电机,建立了该电机的矢量空间解耦数学模型,分析了不同工况下电机的电感特性,并提出了一种考虑电感变化的发电稳压铜耗监督控制策略。该策略建立了以最小铜耗为目标,以转矩、电流和电压为约束的非线性规划模型。首先,查找电感响应面,获得电机在当前工况下的实时电感参数;其次,将实时电感代入模型作二次优化,得到适用于电机当前工况的d轴、q轴优化电流及励磁优化电流,在实现系统稳压发电的同时有效减少铜耗;最后,通过Ansys和Simulink的联合仿真,验证所提控制策略的正确性和有效性。

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。

新型并列式混合励磁无刷直流电机结构原理及其磁场调节特性

基于永磁同步电机和电励磁双凸极电机的有机组合,提出一种并列式混合励磁无刷直流电机。给出永磁同步电机和电励磁双凸极电机的定转子槽极数匹配原则,讨论了直接串联方式下的电枢绕组结构形式,包括一种具有容错能力的定子结构和绕组连接方式。利用二维有限元法分析两类电机基本运行特性,并进一步对整个并列式混合励磁无刷直流电机进行了三维有限元瞬态场分析。研究结果表明,该并列式混合励磁电机实现了两类不同原理无刷电机的高效并列运行,结构简单可靠,气隙磁场易于双向调节,对于永磁电机部分内部绕组故障短路可以有效灭磁,在飞机电源起动发电等场合有重要应用价值。

混合励磁双凸极电机三维有限元仿真与数字电压调节技术

并列结构混合励磁双凸极电机的励磁磁链由永磁体和励磁绕组共同产生。建立了该种电机的三维场仿真模型并进行了发电机空载情况下的仿真,所得的空载电压仿真波形和实验结果一致,仿真还得到了励磁电感的大小。通过辨识的方法获得了发电机的传递函数,其中励磁时间常数对应的极点占了主导地位。针对获得的发电机传递函数,利用Matlab软件设计了数字PI调节器的参数。构建了基于TMS320VC33的数字电压调节器,对混合励磁双凸极发电机进行了调压实验,实验结果验证了辨识方法和仿真模型的正确性。

混合励磁双凸极发电机的电枢反应

阐述混合励磁双凸极发电机(hybrid excitation doubly salient generator,HEDSG)的结构,建立了并列结构HEDSG的数学模型。利用有限元分析软件Ansoft对电机永磁(electro-magnetic,PM)和电励磁(electro-magnetic,EM)部分的电磁参数采用先分别计算、后叠加合成的分析方法,对并列结构HEDSG空载时不同励磁电流下的电感、电势与发电机整流输出电压进行了仿真计算与分析,并结合实验得出了发电机的空载特性。在此基础上,通过对PM和EM部分磁链和电势的仿真计算,对发电机负载下的电枢反应进行了深入分析,从中得出了并列结构HEDSG具有PM与EM双发电、单PM发电以及PM发电/EM电动这3种工作模态,同时结合电枢反应分析求解了不同工作模态之间的边界条件。最后,对并列结构HEDSG的空载特性以及电枢反应的特点进行了归纳总结。

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 excitation 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。

切向磁钢混合励磁双凸极电机负载特性研究

切向磁钢混合励磁双凸极电机取消了传统混合励磁双凸极电机的轴向磁路和附加气隙,结构优化设计更为方便。为深入研究该电机,本文首先阐述该电机的结构特点,并建立Ansoft Maxwell 2D场-路耦合模型对其负载特性进行仿真研究,最后通过负载实验得到切向磁钢混合励磁双凸极实验样机在不同励磁电流、转速情况下的外特性。

新型混合励磁双凸极电机非线性磁网络分析

阐述了新型混合励磁双凸极电机的结构原理,采用等效磁网络模型来计算其电磁性能。计算了电机不同部分的磁导,考虑到非线性和饱和的影响,引入气隙和定子极修正系数。计算了不同励磁电流和不同相电枢绕组的磁链和相电势。有限元分析和实验结果均验证了所建立磁网络模型的正确性,表明该非线性磁网络模型可以为该新型混合励磁双凸极电机的静态特性分析和快速初步设计提供有效依据。

高压直流轴向混合励磁双凸极发电机的结构及特性分析

270 V高压直流体制是现代飞机电源系统的重要发展方向之一。依据高压直流发电机具有自启动和短路电流限制能力的要求,提出了轴向混合励磁双凸极发电机,在对基本结构和工作原理进行描述的基础上,通过磁路分析得到了电机气隙磁场随励磁电流的变化规律,并采用有限元仿真加以验证,详细分析了电机的磁场分布、磁链、反电势、输出电压及负载特性等。结果表明,轴向混合励磁双凸极电机相磁链双极性变化,且正弦度高,调磁范围宽,可实现完全灭磁,同时电机运行时效率高,适用于航空高速运行。

外转子双馈双凸极永磁风力发电机的设计与研究

提出了一种新型的外转子双馈双凸极永磁风力发电机。该电机采用混合励磁结构形式,在电机的定子上同时存在直流励磁绕组和永磁体作为电机的励磁;电机的电枢绕组也安放在定子上,实现了定子的双馈形式;外转子全部由铁心组成,结构简单。该电机的创新在于每一块永磁体都有一对磁路与之相并联的附加气隙,这样可以更加有效地实现对气隙磁场的调节。由于气隙磁场可以随意调节,所以该电机可以在不同的转速和负载电流的情况下实现恒定的输出电压。

基于TMS320F2812的混合励磁双凸极电机驱动控制系统实验研究

介绍了带导磁桥的新型混合励磁电机结构及运行原理,针对电机特点,设计并实现了以高性能数字信号处理器TMS320F2812为核心的驱动控制系统,通过对系统硬件,软件两方面的分析,阐述了系统具体构成,其中重点介绍了基于状态机的位置及速度确定方法和励磁调节的主电路,最后给出了实验结果,证明了系统的可行性。

基于响应面法的轴向混合励磁双凸极航空发电机优化设计

混合励磁双凸极电机具有结构简单、功率密度高的特点,适用于航空电源系统。本文首先简要介绍了一种新型轴向混合励磁双凸极电机的结构特点,搭建电机有限元模型,确定电机初始设计参数,并根据磁链最大原则,通过田口正交优化方法,筛选出关键结构尺寸参数;然后采用中心复合设计试验,在设计空间内建立响应面模型;最后利用自适应遗传算法基于响应面模型进行全局最优点求解。有限元分析结果表明,优化后的电机磁链及反电势均有所提高,表明该优化方法的正确性。

非对称绕组双凸极混合励磁电机设计与分析

提出了一种径向磁化非对称式绕组分布的新型18/12极双凸极混合励磁电机,并阐述了电机的基本结构,建立了电机的磁路和有限元分析模型,并对电机的空载特性及其在电动运行下的电枢反应进行了分析,在总结电机电枢反应特点的基础上,明确了电机工作点的选取原则,以获得较宽的恒功率区和调速范围。仿真结果表明:非对称绕组分布的双凸极混合励磁电机具有较宽的调速范围,输出功率较高等优点。