航空用電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)（Wound-excited Doubly Salient Machine，WEDSM）因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，工作可靠，氣隙磁通調(diào)節(jié)靈活而受到了廣泛的關(guān)注，在航空航天，新能源等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。WEDSM既可以與二極管不控整流電路組成直流無刷發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，同時(shí)它也可以與逆變橋式電路組合作為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用。隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，航空系統(tǒng)中的電控裝置越來越多，發(fā)電容量也越來越大，然而，電機(jī)運(yùn)行環(huán)境惡劣、易受電

2、磁干擾，可靠性要求高。探索合理的WEDSM繞組結(jié)構(gòu)和它的無位置傳感器技術(shù)是推動(dòng)WEDSM技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的重要內(nèi)容。
　　本論文主要致力于對(duì)航空用WEDSM的主要關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，其中包括發(fā)電機(jī)繞組結(jié)構(gòu)與容錯(cuò)特性，電動(dòng)機(jī)的無位置傳感器技術(shù)。論文概括了雙凸極電機(jī)的發(fā)展歷史和WEDSM出現(xiàn)的意義，對(duì)現(xiàn)有WEDSM基本電磁特性，容錯(cuò)特性和無位置傳感器驅(qū)動(dòng)方法的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析。對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)和直流無刷電機(jī)的無位置傳感器驅(qū)動(dòng)方法的研究現(xiàn)狀

3、進(jìn)行了總結(jié)。通過對(duì)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展以及航空電源技術(shù)發(fā)展的介紹說明了WEDSM的實(shí)際應(yīng)用前景。
　　論述了WEDSM的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，給出了WEDSM發(fā)電運(yùn)行和電動(dòng)運(yùn)行時(shí)的數(shù)學(xué)模型，分析了WEDSM的鐵損和其他損耗模型，并對(duì)WEDSM的基本電磁特性進(jìn)行了分析。
　　研究了電勵(lì)磁雙凸極發(fā)電機(jī)（wound-excited doubly salient generator，WEDSG）的定轉(zhuǎn)子極數(shù)與容錯(cuò)特性的關(guān)系，推導(dǎo)了容錯(cuò)WE

4、DSG的定轉(zhuǎn)子極數(shù)比，分析了五相20/8極和20/16極兩種WEDSG基本電磁特性，在此基礎(chǔ)上，對(duì)五相20/16極WEDSG在單相開路故障，單相短路故障，相鄰相開路故障，非相鄰相開路故障以及相與相之間短路故障下的容錯(cuò)特性進(jìn)行了理論和仿真分析，并通過一臺(tái)五相20/16極WEDSG樣機(jī)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其具有容錯(cuò)特性。
　　提出了雙電樞繞組WEDSG（dual armature-winding WEDSG，DAW-WEDSG）與混合半橋整流電

5、路組成的發(fā)電系統(tǒng)，對(duì)DAW-WEDSG基本特性進(jìn)行了研究，包括同一定子極上兩套繞組的匝數(shù)，繞組結(jié)構(gòu)，空載和加載電磁特性。并將其與相同尺寸的三相單電樞繞組WEDSG（single armature-winding WEDSG，SAW-WEDSG）在開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)（switched reluctance generator,SRG）發(fā)電方式與第二種雙凸極發(fā)電機(jī)（doubly salient generator2,DSG2）發(fā)電方式下的輸出特

6、性進(jìn)行了對(duì)比研究。同時(shí)將其與一臺(tái)相同尺寸五相電勵(lì)磁雙凸極容錯(cuò)電機(jī)在三種故障下的容錯(cuò)特性進(jìn)行了對(duì)比分析，分析可知雙電樞繞組電機(jī)具有與五相電勵(lì)磁雙凸極容錯(cuò)電機(jī)一樣的容錯(cuò)能力，但雙繞組電機(jī)的功率密度更高。通過對(duì)一臺(tái)DAW-WEDSG樣機(jī)和一臺(tái)相同尺寸的SAW-WEDSG樣機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分別驗(yàn)證了DAW-WEDSG的基本特性和容錯(cuò)特性以及SAW-WEDSG在第二種雙凸極發(fā)電方式下的基本特性。
　　研究了WEDSM電動(dòng)運(yùn)行時(shí)不同速度范圍無位置