在中小功率工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域,作為主要機種的永磁電機存在氣隙磁場難以調(diào)節(jié)和去磁風險等固有不足。并且,作為不可再生的儲備資源,稀土材料價格日益昂貴,長期供應(yīng)面臨挑戰(zhàn)。因此,開發(fā)不用或少用永磁材料的電勵磁或混合勵磁電機具有重要的實際應(yīng)用價值和學術(shù)理論意義。傳統(tǒng)的同步電機采用電刷和滑環(huán)勵磁,可靠性低。對于電勵磁同步電機和混合勵磁同步電機方案,無刷化電勵磁技術(shù)都是關(guān)鍵問題。受限于體積和成本等因素,大型發(fā)電機采用的獨立勵磁機不適合于中小型電機。現(xiàn)有的混合勵磁電機采用的無刷電勵磁方案存在漏磁大,電機結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題。在此背景下,本文提出了基于零序空間諧波磁場勵磁的無刷同步電機（Zero-sequence Spatial Harmonic Field Brushless Excitation Synchronous Machine,ZSHF-BESM）方案。該電機利用建立型零序諧波磁場進行無刷勵磁,解決了現(xiàn)有電勵磁電機方案中電刷滑環(huán)可靠性差,調(diào)磁性能受限等問題。根據(jù)零序空間諧波磁場建立方式的不同,本論文對三次諧波電流無刷勵磁同步電機（THC-BESM）和雙諧波繞組無刷勵磁同步電機（DHW-BESM）兩種具體... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：183 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 同步電機勵磁方式的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 有刷勵磁方式
        1.2.2 無刷電勵磁方式
        1.2.3 混合勵磁電機
    1.3 諧波勵磁電機相關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.3.1 諧波磁場的產(chǎn)生與利用
        1.3.2 諧波磁場的抑制方法
        1.3.3 諧波電流的注入與控制策略
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 零序諧波磁場勵磁原理與THC-BESM拓撲結(jié)構(gòu)分析
    2.1 引言
    2.2 THC-BESM的基本結(jié)構(gòu)與零序諧波磁場勵磁方法
        2.2.1 零序諧波磁場勵磁思想的提出
        2.2.2 THC-BESM的基本結(jié)構(gòu)與M次零序諧波磁場建立原理
        2.2.3 定子附加零序電流的選取
        2.2.4 零序電流勵磁原理的2D-FEA仿真驗證
    2.3 THC-BESM的數(shù)學模型與諧波電流相位關(guān)系分析
        2.3.1 THC-BESM數(shù)學模型的建立
        2.3.2 諧波電流和基波電流相位關(guān)系的確定
        2.3.3 定子鐵芯磁飽和狀態(tài)仿真分析
    2.4 THC-BESM拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計與分析
        2.4.1 齒諧波分析
        2.4.2 分數(shù)槽THC-BESM的拓撲結(jié)構(gòu)
        2.4.3 不同拓撲結(jié)構(gòu)THC-BESM電磁性能的仿真結(jié)果
        2.4.4 不同拓撲結(jié)構(gòu)THC-BESM電磁性能的實驗驗證
    2.5 本章小結(jié)
第3章 THC-BESM并聯(lián)耦合等效磁路分析與結(jié)構(gòu)參數(shù)研究
    3.1 引言
    3.2 THC-BESM的并聯(lián)等效磁路建模與計算方法分析
        3.2.1 THC-BESM的空載并聯(lián)磁通路徑
        3.2.2 空載并聯(lián)等效磁路建模與計算方法
        3.2.3 數(shù)值計算結(jié)果及氣隙磁通調(diào)節(jié)特性
    3.3 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)參數(shù)對勵磁性能的影響研究
        3.3.1 極弧系數(shù)的選取
        3.3.2 轉(zhuǎn)子諧波繞組槽口寬度的影響
        3.3.3 諧波繞組槽徑向長度的影響
        3.3.4 極靴厚度的選取
    3.4 THC-BESM的功率因數(shù)與效率分析
        3.4.1 功率因數(shù)的影響因素分析
        3.4.2 勵磁繞組匝數(shù)對功率因數(shù)的影響分析
        3.4.3 氣隙長度和定子槽口寬度對功率因數(shù)的影響
        3.4.4 效率分析與實驗測試
    3.5 本章小結(jié)
第4章 DHW-BESM的整數(shù)槽諧波繞組分布與等效零序諧波磁場調(diào)制.
    4.1 引言
    4.2 整數(shù)槽DHW-BESM的拓撲結(jié)構(gòu)與雙諧波繞組設(shè)計規(guī)律
        4.2.1 整數(shù)槽DHW-BESM的拓撲結(jié)構(gòu)
        4.2.2 雙諧波繞組勵磁原理分析
        4.2.3 雙諧波繞組設(shè)計規(guī)律
    4.3 整數(shù)槽DHW-BESM諧波繞組電動勢的影響因素分析
        4.3.1 定子諧波繞組的六種分布結(jié)構(gòu)分析
        4.3.2 不同定子諧波繞組分布方案的仿真結(jié)果
        4.3.3 諧波繞組電動勢與轉(zhuǎn)子諧波繞組匝數(shù)的關(guān)系
        4.3.4 勵磁電流與轉(zhuǎn)子諧波繞組匝數(shù)關(guān)系的仿真結(jié)果
    4.4 整數(shù)槽DHW-BESM諧波繞組和功率繞組的干擾因素分析
        4.4.1 各繞組所受磁場干擾量的計算和分析
        4.4.2 定子鐵芯磁飽和情況分析
        4.4.3 空載氣隙磁通密度的調(diào)節(jié)性能分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 DHW-BESM的分數(shù)槽定子繞組設(shè)計分析與電磁性能研究
    5.1 引言
    5.2 分數(shù)槽DHW-BESM拓撲結(jié)構(gòu)及諧波繞組設(shè)計原則
        5.2.1 分數(shù)槽DHW-BESM拓撲結(jié)構(gòu)
        5.2.2 分數(shù)槽雙諧波繞組設(shè)計原則
        5.2.3 齒諧波分析與比較
        5.2.4 定子諧波繞組分布對諧波電勢的影響
        5.2.5 不同諧波繞組方案的勵磁電流仿真結(jié)果
    5.3 分數(shù)槽DHW-BESM的電樞繞組分布方案與特性分析
        5.3.1 定子異距電樞繞組分布方案
        5.3.2 電樞繞組相電勢仿真驗證
        5.3.3 繞組電磁量的分析與計算
        5.3.4 諧波磁通對電樞電動勢畸變的影響
    5.4 分數(shù)槽DHW-BESM不同負載狀態(tài)特性計算與分析
        5.4.1 空載特性計算與分析
        5.4.2 氣隙磁通密度調(diào)節(jié)特性仿真結(jié)果
        5.4.3 負載狀態(tài)分析與計算
    5.5 本章小結(jié)
第6章 DHW-BESM的實驗研究與工作特性驗證
    6.1 引言
    6.2 樣機研制與實驗平臺的搭建
        6.2.1 實驗樣機的研制
        6.2.2 實驗平臺的搭建
        6.2.3 電氣參數(shù)的測試
    6.3 DHW-BESM的勵磁性能測試與分析
        6.3.1 不同定子諧波繞組分布方案產(chǎn)生的諧波電勢
        6.3.2 空載勵磁電流測試及其調(diào)節(jié)特性分析
        6.3.3 負載狀態(tài)下勵磁電流調(diào)節(jié)特性分析
    6.4 DHW-BESM的空載特性測試與分析
        6.4.1 電樞繞組電壓測試與波形分析
        6.4.2 整數(shù)槽DHW-BESM輸出電壓分析及空載特性分析
        6.4.3 分數(shù)槽DHW-BESM的空載特性測試與分析
    6.5 DHW-BESM負載狀態(tài)輸出性能的實驗測試與分析
        6.5.1 DHW-BESM的外特性測試與分析
        6.5.2 負載功率損耗測試與分析
    6.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀博士學位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個人簡歷



本文編號：2896890