單相圓筒開關磁阻直線發(fā)電機研究.pdf

1、本文首先介紹了國內(nèi)外波浪能發(fā)電的發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀，敘述了波浪能的優(yōu)點及應用前景。依據(jù)波浪能發(fā)電的特點，對適用于波浪能發(fā)電的幾種直線電機進行對比分析。在此基礎上，總結(jié)了圓筒開關磁阻直線電機適用于波浪能發(fā)電的特點及優(yōu)勢，介紹了圓筒開關磁阻直線電機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理，以適用于低速直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)為應用背景，敘述了波浪能直驅(qū)式發(fā)電系統(tǒng)的運行原理。以一臺單相圓筒開關磁阻直線電機為研究對象，根據(jù)電機的幾何尺寸及相關參數(shù)，在有限元電磁場分析軟件F

2、lux平臺上，分別建立了該電機的二維和三維有限元電磁場仿真模型，并分別進行有限元靜態(tài)電磁場和動態(tài)電磁場仿真分析。通過電機有限元靜態(tài)電磁場仿真計算，得到了電機的磁場分布、磁鏈-位置-電流特性及靜態(tài)電磁力等相關靜態(tài)特性，并分別對二維、三維有限元靜態(tài)電磁場仿真結(jié)果進行分析。在有限元動態(tài)電磁場仿真平臺上，建立了該電機的發(fā)電模型，通過仿真計算，得到了電機繞組的磁鏈、電壓和電流波形及輸出端電壓變化曲線，并對仿真結(jié)果進行了分析。
　　在Matl

3、ab/Simulink仿真平臺上，將電機二維和三維有限元靜態(tài)電磁場仿真計算得到的磁鏈數(shù)據(jù)分別導入到查找表中，搭建了單相圓筒開關磁阻直線電機發(fā)電系統(tǒng)仿真模型。采用電流斬波控制，對電機分別進行了兩種電流斬波限和五種動子運動頻率的發(fā)電系統(tǒng)仿真，得到了發(fā)電系統(tǒng)的輸出端電壓及繞組相電流波形，并進行了分析。
　　在樣機硬件實驗平臺上，分別進行了單相圓筒開關磁阻樣機的靜態(tài)電磁力測試和發(fā)電系統(tǒng)實驗驗證。通過樣機靜態(tài)電磁力測試，得到了樣機不同電流下

4、的靜態(tài)電磁力隨動子位置的變化曲線，并分別與該樣機的二維、三維有限元靜態(tài)電磁場仿真結(jié)果進行了對比分析，結(jié)果表明，該樣機的有限元電磁場仿真模型是有效的，且三維有限元電磁場仿真模型的精確度更高。通過發(fā)電系統(tǒng)實驗，得到了發(fā)電系統(tǒng)輸出端電壓和繞組相電流波形。為了提高該單相電機的發(fā)電性能，從電機本體結(jié)構(gòu)角度出發(fā)，對電機結(jié)構(gòu)做出進一步的改進，給出了其改進前后的電機性能對比分析。最后，對全文工作進行了總結(jié)，給出了進一步工作的設想。
　　該論文有圖