航空电励磁同步发电机空载电压谐波分析-论文.pdf

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1、第47卷第8期．I}机Vo1．47．No．82014正8月MICROMOTORSAug．2014航空电励磁同步发电机空载电压谐波分析庞基，刘卫国，毛帅，杜邦(西北工业大学自动化学院，西安710029)摘要：研究了航空电励磁同步发电机空载电压谐波产生的机理和降低发电机电压谐波分量的一些措施。以6极、54槽的电励磁同步发电机为例，利用数值解析与二维有限元结合的方法分析了短距系数、分布系数以及定子斜槽对电励磁同步发电机空载电压的总谐波畸变率的影响，并在此基础上估算了一个最优斜槽角度来减少电压的总谐波畸变率

2、。关键词：航空电励磁同步发电机；谐波中图分类号：TP273文献标志码：A文章编号：1001—6848(2014)08—0022—04StudyofVoltageHarmonicWithnoloadinAeronauticElectro—magneticSynchronousGeneratorPANGJi，LIUWeiguo，MA0Shuai，DUBang(SchoolofAutomation，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xian710029，China)A

3、bstract：Thispaperinvestigatedtheharmonicsinaeronauticelectro-magneticsynchronousgeneratorandsomemeasurestoreducingtheharmonics．Takingaelectro-magneticsynchronousgeneratorwithsixpoles，fifty-forslotSasanexample，analyzedtheeffectofpitching，distributingand

4、skewingthewindingonreduc—ingthetotalharmonicdistortionofphasevoltagewithnoload．Intheend，calculatedthebestangleofske-wingtoreducethetotalharmonicdistortion(THD)．Keywords：aeronauticelectro—magneticgenerator；harmonics致发电机在工作时，其定子绕组切割主磁场所产生0引言的电压波形包含很多奇数次谐

5、波l2J。电励磁同步发电机是一种常用的交流发电机。这些谐波分量使发电机的电压与电流波形发生电励磁同步发电机的特点是转子由直流励磁绕组畸变，使发电机的无功功率增加，使得电机中的铜构成，一般采用凸极或隐极结构，发电机的定子损与铁损增加，导致发热。并且还会对用电设备与异步电机的定子三相绕组相似。该类电机的主造成危害，影响设备的正常工作。特别是在航空配要优点是可以通过调节励磁电流来调节磁场，从而电系统中，对于发电机的电压谐波畸变率要求极为实现变速运行时电机电压恒定。电励磁同步发电机严格，在GJB1392A(

6、飞机400Hz交流发电系统通用以其优越的性能广泛应用在现代电力工业中包括水规范》中就明确提出航空发电机的相电压总谐波畸变力发电、火力发电、核能发电以及航空电源系率(T0talHarmonicDistortion，THD)不超过3％。因统中。而降低发电机的谐波畸变率的研究显得非常重要。然而，在同步电机的气隙中磁极磁场沿电枢表本文以一台航空电励磁同步发电机为例，分析面分布一般呈平顶波，平顶波是包含大量谐波的。了短距系数、分布系数以及定子斜槽对电励磁同步利用傅里叶级数将其分解为基波和一系列谐波，根发电机空

7、载电压的总谐波畸变率的影响，对于航空据磁场波形的对称性，可以推断出发电机气隙磁场电励磁同步发电机的设计具有参考意义。其部分数傅里叶级数展开时，其基波与谐波次数为奇数次，据如下：极数2p=6，相数m=3，定子槽数z=54，同时随着其阶数的增高其幅值会慢慢变小。这就导采用120。相带，节距为7。收稿日期：2013—01—27基金项目：国家自然科学基金(51277152)作者简介：庞基(1991)，男，硕士研究生，研究方向为电机设计与控制。刘卫国(1960)，男，教授，博士生导师，研究方向为运动控制，电气

8、伺服控制、电机控制技术的应用与研究。·2·'I}47卷当定子铁心采用传统方案，倾斜一个齿距时，po=3×=20。，代入斜槽系数公式2。一∞∞∞如O如∞如∞sin，2其中，为谐波次数，计算得到各阶谐波的斜槽系数图5空载相电压波形如图8所示。可以看出，直槽时发电机空载相电压波形畸变明显，对A相电压在Matlab里用傅里叶级数逼近J，结合上文结果用基波与5次、7次、11次、13次(非齿谐波)，17次、19次、35次、37次、53次、55次、71次、73次(齿谐波)其表达式如