基于场路耦合的绕线式旋转变压器的参数设计与谐波分析

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1、硕士学位论文基于场路耦合的绕线式旋转变压器的参数设计与谐波分析PARAMETERDESIGNANDHARMONICANALYSISOFWOUNDRESOLVERBASEDONFIELD-CIRCUITCOUPLING丛宁哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TM383学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文基于场路耦合的绕线式旋转变压器的参数设计与谐波分析硕士研究生：丛宁导师：尚静教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2015年6月

2、授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM383U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringPARAMETERDESIGNANDHARMONICANALYSISOFWOUNDRESOLVERBASEDONFIELD-CIRCUITCOUPLINGCandidate：CongNingSupervisor：Prof.ShangJingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpe

3、ciality：ElectricalMachineAffiliation：Dept.ofElectricalEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要绕线式旋转变压器因其精度很高、且具有结构可靠、使用寿命长、生产成本低等优点，在航空航天和军事等领域具有广泛应用。本论文围绕无接触绕线式旋变的精度，从参数设计与结构优化两方面对无接触绕线式旋

4、变展开研究工作，具有一定的实用价值。绕组结构对旋变的精度起决定性的作用。本文首先分析了绕线式旋转变压器的原理及绕组结构，对定转子绕组采用正弦分布绕组的旋变原理进行了理论推导。对采用双层短距绕组，同心式正弦绕组和采用斜槽处理等不同结构的绕线式旋变进行了电磁设计并利用有限元软件进行仿真，对各种结构下的输出电势进行了谐波分析。给出了既能保证精度又能提高绕组利用率的一对极旋转变压器的设计方法。旋变的结构决定了旋变内部的漏磁情况，对于长径比较小的旋变，漏磁比例通常更大。采用场路相结合的方法，对所设计旋变进行了电感参数

5、的分析与计算，并利用有限元建立三维模型，着重分析了它的槽漏磁和端部漏磁情况。此外，完成了一对极绕线式旋变的齿槽配合研究与结构优化。比较了不同旋变结构如定子槽型、气隙长度、定转子相对轴向长度等因素对旋变信号绕组输出电势幅值和精度的影响。以上因素均对旋变信号绕组精度有很大影响。耦合变压器为无接触绕线式旋变系统提供了激磁信号。以控制激磁电流与保证输出电压为目的，对以感应同步器作为负载的耦合变压器进行了电路分析与结构设计仿真。分析了低电阻做负载的耦合变压器的输出特性。针对频率、涡流损耗、气隙对输出电势的影响进行了讨

6、论。通过仿真分析了耦合变压器的阻抗匹配问题。对于此种旋变，原端激磁匝数不宜选取过多。同时，对其中一种方案进行了实验分析验证，效果较为理想。一对极旋变虽然能提供绝对位置但是精度远不如多对极旋变。分析了多对极绕线式旋变的齿槽结构，对近槽配合时相同极对数下采用不同绕组重复周期设计的旋变精度进行讨论。给出了旋变精度随极对数变化的大致关系。提出共励磁系统的绕组设计方法，对不同极对数下采用相同绕组结构的共励磁双通道绕线式旋变和分别励磁双通道绕线式旋变输出电势波形进行对比。在极对数达到一定个数时，共励磁结构输出信号电势的

7、畸变率可以降低至与分别励磁结构的输出电势畸变率相同。-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文关键词：无接触绕线式旋变；正弦绕组；谐波分析；端部漏磁；耦合变压器；共励磁双通道；-II-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWoundresolvershavebeenwidelyusedinthefieldofaerospaceandmilitarybecauseoftheirhighprecision,reliablestructure,longlife-spanandlowcost.Aroundthei

8、rprecision,contactlesswoundresolversarestudiedfromparameterdesignandstructureoptimizationaspectsinthisthesis,whichhaspracticalvaluetosomeextent.Wirerunningmethodplaysadecisiveroleontheprecisionofwoundresolver