多相整流感应发电机系统的研究.doc

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1、附件2论文中英文摘要作者姓名：王东论文题目：多相整流感应发电机系统的研究作者简介：王东，男，1978年1月出生，2000年9月师从海军工程大学马伟明教授，于2007年6月获博士学位。中文摘要感应电机具有结构简单、维护简易和经济性好等优点，是目前应用最广的电动机种类，但当其作为发电机运行时，传统的感应发电机由于具有功率因数低、效率不高和电压调节不灵活等缺点，从而限制了其应用。针对传统感应发电机的缺点，本文提出了带有静止励磁调节器（SAVR）的双绕组感应发电机（DSWIG），该新型电机是一种具有高功率密度、运行可靠、供电品质优良的新型直流电源，是舰船综合

2、电力系统发电模块的发展方向之一。该电机在定子上布置了两套绕组：一套M相（M=3，6，9，12…）功率绕组，外接有自励电容，同时经整流桥输出直流电能；另一套3相补偿绕组，外接PWM电压型SAVR。该新型感应发电机通过剩磁与电容的自激建立一定的空载电压；SAVR采用基于定子电压定向原理的控制算法，通过调节SAVR输出的无功电流和有功电流分别稳定功率绕组输出直流电压和励磁调节器直流侧电容电压。本文围绕这种新型多相整流高速感应发电机系统进行了深入细致的研究，建立了该类发电机电磁设计与运行性能分析的理论体系，取得了如下成果：（1）双绕组感应发电机系统的数学模型

3、论文基于理想电机假设，建立了双绕组感应发电机在a-b-c坐标系下的数学模型，应用Park变换，得到了双绕组感应发电机在d-q坐标系下的解耦模型和描述发电机运行状态的最小参数集合，建立了该类电机参数与普通三相电机参数的联系，为引用普通三相电机的理论和方法来分析该类电机奠定了基础，该方法适用于一般M/3相双绕组感应电机系统的建模。（代表性论文：Anovelstand-alonedualstator-windinginductiongeneratorwithstaticexcitationregulation.IEEETransactionsonEnerg

4、yConversion,2005,SCI:990PY,EI:05529620723）（2）双绕组感应发电机系统的空载特性分析建立空载电压是感应发电机独立运行的首要条件，虽然三相感应发电机空载自励的分析方法较为成熟，但这些方法并不能直接用于多相电机的自励分析。论文以12/3相双绕组感应发电机为例，通过参数折算得到了十二相功率绕组的等效电路，在此基础上提出了多相整流感应发电机空载自激建压的计算方法，试验结果与计算结果的一致验证了该方法的有效性。在原理样机的研究中发现：当十二相功率绕组参数设计不当时，接上十二相自励电容并按正常方式起动机组建立空载电压过程中

5、，不但没有建立起预期的基波电压，而且发生了5或7次谐波谐振现象，基波电压完全被抑制；另外，当SAVR投入进行空载电压整定时，如果励磁调节器输出的电流波形畸变率较高，会导致十二相整流桥输出电压波形由正常的24脉动变为6脉动，从而大大降低了多相整流桥的供电品质，难以满足系统供电需求，该现象在空载和轻载时较明显，随负载增大而减小。解释并解决上述问题影响到该新型发电机方案的成立，为此论文从电机单相绕组的磁势分析入手，推广得到多相绕组的合成磁势，深入揭示了双绕组感应发电机两套绕组间的相互耦合关系：定子绕组低次谐波电流产生的同次空间谐波磁场是导致自激建压过程中低

6、次谐波谐振的重要原因之一；相数少的绕组中低次谐波电流产生的谐波磁场会导致相数多的绕组不对称运行。在此基础上，通过将十二相绕组等效为一个三相Y绕组，并将补偿绕组折算到等效的三相Y绕组中，导出了简明的谐波耦合等效电路，阐明了普通三相电机与双绕组感应发电机的内在联系，并通过原理样机的试验验证了分析方法的正确性，该方法适用于一般M/3相双绕组感应电机系统的分析。（代表性论文：12/3相双绕组感应发电机的谐波不对称分析，中国电机工程学报,2004,EI:04308283246）（3）双绕组感应发电机系统的二维场路耦合仿真分析为适应高速运行，大功率等级的双绕组感

7、应发电机需要采用在高强度合金钢上嵌入鼠笼导条的复合结构转子，以提高机械强度并兼顾电气性能。该种结构给电磁设计带来了极大的困难。为避免复杂的电机参数计算特别是实心鼠笼转子参数的计算，论文建立了双绕组感应发电机的二维瞬态非线性场路耦合模型，采用二维瞬态场和外接电路分析交替迭代的计算方式，利用关联矩阵表示功率绕组外接电路的连接关系，通过适当简化得到SAVR的等效模型，提出了基于基波等效原则的斜槽效应处理方法，该方法较好的模拟了斜槽作用且没有明显增加计算时间，可以推广到其它的二维瞬态场路耦合分析中。通过多种稳态工况的仿真分析和试验结果的对比，表明该模型可以满

8、足工程设计需要。（代表性论文：Steady-stateperformanceofdualstator-win