交直流多繞組永磁同步發(fā)電機(jī)研究.pdf

1、在船舶艦艇、鉆井平臺(tái)、移動(dòng)通訊站等獨(dú)立運(yùn)行系統(tǒng)中，要求交、直流電源體積重量小、品質(zhì)高、運(yùn)行安全可靠。交直流多繞組永磁同步發(fā)電機(jī)能夠同時(shí)滿足上述要求，因而受到了重視與研究。本文設(shè)計(jì)了一臺(tái)交直流多繞組永磁同步發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)定子上安裝5套Y接繞組，其中1套Y接繞組用來(lái)提供三相交流電，其余4套Y接繞組分別接整流裝置后并聯(lián)對(duì)外提供直流電。
　　首先，根據(jù)文中設(shè)計(jì)的電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)，在Ansoft中建立電機(jī)的二維仿真模型，采用有限元法分析電機(jī)電

2、磁場(chǎng)，并作以下幾方面的研究:采用有限元法對(duì)該電機(jī)不同負(fù)載情況下的電磁場(chǎng)進(jìn)行分析，研究電機(jī)運(yùn)行特性，由電機(jī)在額定負(fù)載時(shí)的仿真結(jié)果可知，電機(jī)性能滿足設(shè)計(jì)要求。對(duì)電機(jī)空載時(shí)的氣隙徑向磁密進(jìn)行傅里葉分析，進(jìn)而計(jì)算電機(jī)交直流繞組的空載感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并對(duì)空載感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的諧波含量進(jìn)行分析。分析結(jié)果表明，采用短距分布繞組的方式能夠有效的抑制繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)中的非齒諧波分量，采用導(dǎo)體斜槽的方式能夠有效的抑制繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)中的齒諧波分量。通過(guò)考察電機(jī)不同負(fù)載情

3、況下的電樞反應(yīng)，查明了帶有整流裝置的直流繞組電樞反應(yīng)的性質(zhì)，以及交、直流繞組相對(duì)位置關(guān)系的變化對(duì)繞組電樞反應(yīng)的影響。按理論值對(duì)電機(jī)眾多繞組電感進(jìn)行分類，并且采用磁鏈法計(jì)算了電機(jī)繞組的增量電感。通過(guò)在轉(zhuǎn)子上安裝軟磁磁極的方式，能夠在不改變繞組空載感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的前提下，顯著的提高電機(jī)負(fù)載后的繞組輸出端電壓，從而改善電機(jī)交流繞組的負(fù)載特性;并且分析軟磁磁極長(zhǎng)度的變化對(duì)電機(jī)性能的影響。在三種負(fù)載功率因數(shù)下繪制電機(jī)交流繞組的外特性曲線，在額定負(fù)載功

4、率因數(shù)下，驗(yàn)證了電機(jī)交流繞組電壓調(diào)整率小于10％。對(duì)比了整流裝置采用全波整流和半波整流方式對(duì)電機(jī)輸出電壓的影響，仿真結(jié)果表明，在全波整流方式下，電機(jī)輸出電壓波形較為理想。
　　其次，推導(dǎo)了電機(jī)在ABC坐標(biāo)系和dq0坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。研究表明，在dq0坐標(biāo)系中，電機(jī)電感均為常數(shù)，忽略屬于不同Y的繞組之間互漏感時(shí)，電機(jī)d軸和q軸完全解耦，電機(jī)數(shù)學(xué)模型變得十分簡(jiǎn)潔，并且忽略上述互漏感，對(duì)電機(jī)性能影響不大。本文根據(jù)簡(jiǎn)化的電機(jī)數(shù)學(xué)模型得到