无轴承开关磁阻全周期发电机励磁优化研究与实现

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1、无轴承开关磁阻全周期发电机励磁优化研究与实现论文编号中图分类号学科分类号硕士学位论文无轴承开关磁阻全周期发电机励磁优化的研究与实现国家自然科学基金项目研究生姓名姚填学科、专业电力电子与电力传动研究方向现代调速技术指导教师邓智泉教授中砧南京航空航天大学研究生院自动化学院二?年一月?’承诺书本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师指导下,独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知,除文中已经注明引用的内容外,本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体,均已在文中以明确方式标明。

2、本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密的学位论文在解密后适用本承诺书作者签名:星翌垒亟期.型里生迥三旦,,南京航空航天大学硕士学位论文摘要开关磁阻发电机与永磁电机相比在功率密度方面存在着不足。本文将无轴承技术和开关磁阻电机的发电技术相结合,研究无轴承开关磁阻电机的全周期发电功能,有望在保持开关磁阻发电机的高速适应性的同时改善其功率密度的局限性。本文推导了全周期发电机的数学模型,建立了全周期发电机

3、的仿真模型,并搭建了全周期发电机的实验平台。实验平台主要包括数字控制系统、功率驱动系统、全周期发电机本体、拖动用异步电动机。在此基础上,提出了加宽导通励磁控制策略,在不增加控制复杂性的基础上优化励磁,并解决悬浮力凹陷问题。其后,从开关磁阻发电机的相电流解析及应用出发,研究了电流斩波控制方式下的无轴承开关磁阻全周期发电机,求解其相电流,推导其磁链电流关系式进而分析其能量转换关系,并总结出开通、关断角度的优化方法,进一步提高输出电压。通过仿真和实验证明了加宽导通策略的优越性,验证了相电流解析和开关角度优化方法的有效性。最后展望了下一步

4、的研究工作。本课题受国家自然科学基金的支持。关键词:开关磁阻发电机,无轴承电机,全周期发电机,加宽导通,相电流解析,能量转换,角度优化,数字控制无轴承开关磁阻全周期发电机励磁优化的研究与实现谢.。’.雒.,,,,...?...,.科..:’,,,南京航空航天大学硕士学位论文目录第一章绪论..无轴承电机?..磁轴承电机与无轴承电机.无轴承电机的研究概况..无轴承开关磁阻全周期发电机的研究背景..开关磁阻发电机...无轴承开关磁阻全周期发电机及其研究现状.课题的研究意义和本文的研究内容..课题的研究意义..本文的研究内容第二章无轴承开

5、关磁阻全周期发电机的基本原理和励磁控制策略?.无轴承开关磁阻全周期发电机的基本原理..悬浮原理...发电运行原理?..数学模型.无轴承开关磁阻全周期发电机的励磁控制策略.。.轮流导通策略。..加宽导通策略。..励磁控制策略的仿真比较.本章小结?.第三章无轴承开关磁阻全周期发电机的相电流解析及应用...开关磁阻发电机的相电流解析及应用?...相电流解析?....相电流解析的应用.无轴承开关磁阻全周期发电机在电流斩波控制下的相电流解析及应用??。..相电流解析..相电流解析的应用无轴承开关磁阻全周期发电机励磁优化的研究与实现.本章小结

6、?.第四章无轴承开关磁阻全周期发电机的角度优化.开关磁阻发电机的角度优化??..无轴承开关磁阻全周期发电机的角度优化??..本章小结?。、第五章无轴承开关磁阻全周期发电机的平台设计和实验结果??。.无轴承开关磁阻全周期发电机的实验平台设计?◆..数字控制器设计??。?..软件设计..机械设计.无轴承开关磁阻全周期发电机的实验结果??....相电流解析的验证实验??。..斩波模式的对比实验。..电压闭环的验证实验。..角度优化实验?.本章小结?。第六章总结与展望..本文主要工作??。.需要进一步研究的工作?.参考文献致谢.在学期间的

7、研究成果及发表的学术论文.◆南京航空航天大学硕士学位论文图表目录图.五自由度磁轴承电机图.无轴承电机系统结构类型?图.无轴承开关磁阻电机悬浮力产生原理图。图.无轴承开关磁阻全周期发电机的悬浮原理图?。图.开关磁阻发电机的典型相电流波形示意图??。图.无轴承开关磁阻全周期发电机的结构示意图?图.无轴承开关磁阻全周期发电机的典型电流波形图.实验样机的转子角度定义图.全周期电感数学模型的推导流程图.无轴承开关磁阻全周期发电机的相绕组结构图和相等效磁路图.麦克斯韦应力法推导全周期发电悬浮力数学模型的流程图.麦克斯韦应力法积分路径示意图??

8、。图.虚位移法推导全周期发电悬浮力数学模型的流程图.考虑相与相之间相互作用时的全周期绕组结构图和等效磁路??。图.轮流导通策略下的典型电流波形图.全周期发电系统框图图.轮流导通策略下的悬浮绕组电流控制流程图..图.加宽导通策略下的典型电流波形??。