艦船、飛機(jī)、移動(dòng)通訊、石油鉆井平臺等獨(dú)立系統(tǒng)中有許多交直流電力并存的場合,需要實(shí)現(xiàn)發(fā)供電系統(tǒng)的小型化、高功率密度、高可靠性以及高品質(zhì)。常規(guī)的電勵(lì)磁發(fā)電機(jī)因?yàn)閹в须娝⑹构╇娤到y(tǒng)的運(yùn)行安全存在隱患,并且勵(lì)磁機(jī)的使用增加了電機(jī)的體積和損耗。為使系統(tǒng)節(jié)能高效,本文設(shè)計(jì)并制作了應(yīng)用于獨(dú)立交直流電力系統(tǒng)的交直流永磁同步發(fā)電機(jī)。永磁電機(jī)定子上帶有三套三相繞組,一套繞組用于提供交流電力,其余的兩套繞組相位互差30度電角度,接整流器為直流負(fù)載供電。文中對電機(jī)的設(shè)計(jì)以及電機(jī)的基本性能進(jìn)行探討。為了減小永磁發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)整率,在電機(jī)的交軸與電機(jī)的永磁磁極尾部之間加一軟磁材料,通過增加電機(jī)負(fù)載時(shí)的交軸電抗壓降,來改善電機(jī)的電壓調(diào)整率。 首先,針對永磁電機(jī)設(shè)計(jì)的特殊性,應(yīng)用二維有限元法計(jì)算電機(jī)的電磁場以確定電機(jī)的主要尺寸,并討論了不同軟磁材料尺寸對電機(jī)的影響。文中還根據(jù)電磁場的計(jì)算結(jié)果,應(yīng)用傅立葉級數(shù)計(jì)算了電機(jī)的空載感應(yīng)電動(dòng)勢以用于預(yù)測電機(jī)的性能,使用能量攝動(dòng)法計(jì)算了計(jì)及飽和、槽影響下的電機(jī)電感參數(shù)。考慮到永磁材料的溫度性能問題,應(yīng)用電磁場和溫度場耦合的方式計(jì)算了電機(jī)穩(wěn)態(tài)時(shí)的溫度場。 然后,為了了解永磁同步發(fā)電機(jī)的主要電磁關(guān)系,研究了電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)了考慮漏磁時(shí)具有三套互差一定電角度三相繞組的永磁發(fā)電機(jī)在dq0坐標(biāo)系下的方程,可以看到,在dq0坐標(biāo)系下電機(jī)的電感參數(shù)為常數(shù)。這樣,利用這個(gè)特性,在對電機(jī)運(yùn)行性能進(jìn)行研究時(shí),可以得到簡化電磁方程。根據(jù)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的方程,得到了電機(jī)的向量圖。 因?yàn)閹в卸嗵桌@組的永磁電機(jī)中含有較多的諧波,而采用dq0坐標(biāo)系下的方程會忽略掉氣隙磁場中的諧波分量,為了對電機(jī)的仿真更加精確,電機(jī)仿真時(shí)采用電機(jī)在ABC坐標(biāo)系下的基本電磁方程。應(yīng)用Matlab/SimPowerSystems中的模塊搭建電機(jī)的仿真模型,永磁體的影響用感應(yīng)電動(dòng)勢來表示。根據(jù)仿真結(jié)果與樣機(jī)試驗(yàn)結(jié)果的比較發(fā)現(xiàn),兩者吻合良好。 另外,本文還設(shè)計(jì)了一臺電勵(lì)磁的交直流發(fā)電機(jī),電磁設(shè)計(jì)結(jié)果表明,永磁電機(jī)在體積、重量、效率方面都很有優(yōu)勢。
標(biāo)簽:
交直流
永磁同步
發(fā)電機(jī)
上傳時(shí)間:
2013-04-24
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