用于航空穩(wěn)壓電源的高速永磁發(fā)電機及功率變換器研究.pdf

1、針對傳統(tǒng)航空用有刷直流發(fā)電機在高空中由于空氣稀薄氣體介電常數(shù)下降而使電流換向困難、電弧難以消除以及電刷磨損導致設備可靠性降低等問題,本文采用了高速永磁同步發(fā)電機附加一AC/DC功率變換器的方案加以解決。由于永磁同步發(fā)電機無電刷、換向器、集電環(huán)及勵磁繞組,也就無換向電弧等問題,提高了系統(tǒng)的可靠性。同時永磁同步發(fā)電機體積小、機械結構簡單、質(zhì)量輕,其轉(zhuǎn)軸可以直接由原動機帶動,取消了中間的變速環(huán)節(jié),提高了效率并降低了發(fā)電系統(tǒng)的重量。本文主要對高

2、速永磁發(fā)電機的電磁設計、雙繞組嵌線方式、短路分析計算、主要損耗計算、正常與短路溫升計算及功率變換器實現(xiàn)等方面來展開研究。
　　本研究在分析航空用電機給定指標和要求的基礎上，對電機材料、轉(zhuǎn)子磁路方式、極槽數(shù)配合及嵌線方式進行了對比與選擇,同時對不同繞組之間的自感及互感參數(shù)進行了計算。在具有初步參數(shù)的基礎上對電機空載及負載特性進行了分析,并對主要參數(shù)進行優(yōu)化,以期達到較為理想的特性。由于該發(fā)電機有短路性能要求,對永磁同步發(fā)電機短路暫態(tài)

3、過程進行了分析,并進行有限元計算。其次,根據(jù)不同工況及轉(zhuǎn)速下的電磁計算結果,以及相對應的解析公式得出電機包括電樞銅耗、定子鐵心損耗、轉(zhuǎn)子渦流損耗和轉(zhuǎn)子風摩在內(nèi)的損耗值。并在此基礎上建立永磁同步發(fā)電機對稱三維瞬態(tài)熱計算模型,根據(jù)傳熱學的知識,定義了邊界條件和對流散熱、熱傳導系數(shù)等,對正常工作及短路狀態(tài)的溫升情況進行了計算。最后,建立了AC/DC雙通道功率變換器的拓撲進行了仿真,對不控橋式整流產(chǎn)的諧波電流進行了濾波處理,并對發(fā)電機低速狀態(tài)時