航空用電勵磁雙凸極電機關鍵技術的研究.pdf

1、電勵磁雙凸極電機（Wound-excited Doubly Salient Machine，WEDSM）因其結(jié)構(gòu)簡單，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注，在航空航天，新能源等領域具有潛在的應用價值。WEDSM既可以與二極管不控整流電路組成直流無刷發(fā)電機系統(tǒng)，同時它也可以與逆變橋式電路組合作為驅(qū)動電動機系統(tǒng)應用。隨著電力電子技術的不斷發(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，電機運行環(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是推動WEDSM技術發(fā)展和應用的重要內(nèi)容。
　　本論文主要致力于對航空用WEDSM的主要關鍵技術進行研究，其中包括發(fā)電機繞組結(jié)構(gòu)與容錯特性，電動機的無位置傳感器技術。論文概括了雙凸極電機的發(fā)展歷史和WEDSM出現(xiàn)的意義，對現(xiàn)有WEDSM基本電磁特性，容錯特性和無位置傳感器驅(qū)動方法的研究現(xiàn)狀進行了分析。對開關磁阻電機和直流無刷電機的無位置傳感器驅(qū)動方法的研究現(xiàn)狀

3、進行了總結(jié)。通過對風力發(fā)電技術發(fā)展以及航空電源技術發(fā)展的介紹說明了WEDSM的實際應用前景。
　　論述了WEDSM的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，給出了WEDSM發(fā)電運行和電動運行時的數(shù)學模型，分析了WEDSM的鐵損和其他損耗模型，并對WEDSM的基本電磁特性進行了分析。
　　研究了電勵磁雙凸極發(fā)電機（wound-excited doubly salient generator，WEDSG）的定轉(zhuǎn)子極數(shù)與容錯特性的關系，推導了容錯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，在此基礎上，對五相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特性進行了理論和仿真分析，并通過一臺五相20/16極WEDSG樣機實驗驗證了其具有容錯特性。
　　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DAW-WEDSG基本特性進行了研究，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）在開關磁阻發(fā)電機（switched reluctance generator,SRG）發(fā)電方式與第二種雙凸極發(fā)電機（doubly salient generator2,DSG2）發(fā)電方式下的輸出特

6、性進行了對比研究。同時將其與一臺相同尺寸五相電勵磁雙凸極容錯電機在三種故障下的容錯特性進行了對比分析，分析可知雙電樞繞組電機具有與五相電勵磁雙凸極容錯電機一樣的容錯能力，但雙繞組電機的功率密度更高。通過對一臺DAW-WEDSG樣機和一臺相同尺寸的SAW-WEDSG樣機進行實驗，分別驗證了DAW-WEDSG的基本特性和容錯特性以及SAW-WEDSG在第二種雙凸極發(fā)電方式下的基本特性。
　　研究了WEDSM電動運行時不同速度范圍無位置