一體化儲(chǔ)能脈沖發(fā)電機(jī)控制方法與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、儲(chǔ)能脈沖發(fā)電機(jī)型電源是脈沖功率電源具有潛力的發(fā)展方向之一。在強(qiáng)電磁脈沖功率電源系統(tǒng)中，如何實(shí)現(xiàn)高可靠性、高效率、高功率密度的儲(chǔ)能，一直備受國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者的關(guān)注。本文在比較多種能量存儲(chǔ)技術(shù)后，采用原理簡(jiǎn)單、易于控制的旋轉(zhuǎn)飛輪儲(chǔ)能技術(shù)。同性極感應(yīng)子電機(jī)的轉(zhuǎn)子為實(shí)心結(jié)構(gòu)，機(jī)械強(qiáng)度高、適合高速運(yùn)行，電機(jī)的效率和功率密度高，因此選擇其作為旋轉(zhuǎn)飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)用電機(jī)。旋轉(zhuǎn)飛輪儲(chǔ)能脈沖發(fā)電機(jī)型電源系統(tǒng)通常需要原動(dòng)機(jī)將脈沖發(fā)電機(jī)拖動(dòng)到設(shè)定轉(zhuǎn)速，然后進(jìn)行脈沖

2、放電。這使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，系統(tǒng)整體的儲(chǔ)能密度、功率密度及可靠性會(huì)降低。為了解決這個(gè)問(wèn)題，本文研究了將同性極感應(yīng)子電機(jī)作為電動(dòng)、發(fā)電一體化儲(chǔ)能脈沖發(fā)電機(jī)。
　　本文首先以感應(yīng)子儲(chǔ)能脈沖發(fā)電機(jī)作為研究對(duì)象，分析了該類型電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)理，建立了感應(yīng)子儲(chǔ)能脈沖電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，給出了該電機(jī)電感參數(shù)的解析計(jì)算方法。在深入分析感應(yīng)子儲(chǔ)能脈沖電機(jī)工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，采用三維有限元分析法對(duì)感應(yīng)子電機(jī)內(nèi)的磁場(chǎng)分布進(jìn)行了仿真和計(jì)算，根據(jù)

3、計(jì)算結(jié)果獲得電機(jī)在不同勵(lì)磁電流下的每極磁通和磁密大小。在仿真和計(jì)算感應(yīng)子電機(jī)三維有限元模型磁場(chǎng)的基礎(chǔ)上，提出了兩種感應(yīng)子儲(chǔ)能脈沖電機(jī)的二維有限元簡(jiǎn)化等效模型，并分析了二維簡(jiǎn)化電機(jī)模型的氣隙磁密、磁鏈和磁場(chǎng)分布，驗(yàn)證了此二維有限元等效模型簡(jiǎn)化的正確性。經(jīng)過(guò)對(duì)該感應(yīng)子電機(jī)三維有限元模型分析以及二維等效有限元仿真模型的研究發(fā)現(xiàn)，該電機(jī)本質(zhì)上是一種與凸極同步發(fā)電機(jī)類似的同步電機(jī)，其復(fù)雜的三維磁路結(jié)構(gòu)也可以采用凸極同步發(fā)電機(jī)二維磁場(chǎng)的分析方法進(jìn)行

4、分析。本文根據(jù)等效的簡(jiǎn)化電機(jī)模型研究了同極性感應(yīng)子電機(jī)電動(dòng)運(yùn)行的控制方法，并結(jié)合感應(yīng)子儲(chǔ)能脈沖電機(jī)數(shù)學(xué)模型，在Simulink平臺(tái)下建立了該電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的仿真模型，完成了驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的仿真分析和結(jié)果驗(yàn)證。最后，介紹了感應(yīng)子儲(chǔ)能脈沖電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理和結(jié)構(gòu)，并研究分析了整套驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)軟件和硬件的設(shè)計(jì)，完成了驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該控制策略具有驅(qū)動(dòng)感應(yīng)子電機(jī)的能力，實(shí)現(xiàn)了感應(yīng)子儲(chǔ)能脈沖發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)一體化控制，使得整個(gè)儲(chǔ)能脈