【摘要】：目前絕大多數(shù)同步電機(jī)勵磁系統(tǒng)的能量傳輸是采用金屬導(dǎo)線連接的方式,該連接方式使該系統(tǒng)存在諸多缺陷,比如裸露的導(dǎo)線易造成安全問題,以及不能滿足電動汽車、醫(yī)療等一些領(lǐng)域?qū)δ芰總鬏數(shù)奶厥庑枨?為了克服傳統(tǒng)能量傳輸方式的諸多不足,非接觸能量傳輸技術(shù)也就隨之誕生。由于勵磁同步電機(jī)中電刷的存在無形之中不僅影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,還增加勵磁同步電機(jī)的故障率,因此車載勵磁系統(tǒng)必然要實(shí)現(xiàn)無刷化,而國內(nèi)外同步電機(jī)無刷勵磁技術(shù)或多或少地存在一些不足和問題,比如在結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、附加的磁場、主磁場調(diào)節(jié)的難易程度等方面,本文介紹的非接觸式同步電機(jī)轉(zhuǎn)子勵磁控制系統(tǒng)對于同步電動機(jī)和同步發(fā)電機(jī)均適用,一方面省去了勵磁系統(tǒng)的電刷,另一方面改進(jìn)了現(xiàn)在無刷同步電機(jī)存在的一些不足,進(jìn)而使電機(jī)的工作效率以及功率因數(shù)顯著提升。本文論述了非接觸勵磁能量傳輸系統(tǒng)構(gòu)成以及非接觸式同步電機(jī)轉(zhuǎn)子勵磁系統(tǒng)的工作原理,分析了非接觸罐式變壓器的特性,針對其漏感較大,選擇互感模型來簡化非接觸變壓器的等效電路,通過分析諧振補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)中映射阻抗特性以及功率傳輸特性,確定采用串聯(lián)-串聯(lián)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)對漏感進(jìn)行補(bǔ)償。通過MATLAB/Simulink建立了補(bǔ)償前后的變壓器的數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行仿真,得到補(bǔ)償前后變壓器的原邊電壓、副邊電壓以及副邊電流的仿真波形,通過對比補(bǔ)償前后的波形,驗(yàn)證了串聯(lián)-串聯(lián)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)能夠很好地補(bǔ)償漏感。為了改善系統(tǒng)的輸出特性和穩(wěn)定性,同時提高系統(tǒng)的抗干擾能力,提出了負(fù)載功率前饋算法,先分析得到簡化的電路模型,然后建立動態(tài)方程來分析負(fù)載功率前饋控制算法,通過Saber2012搭建仿真模型,對比系統(tǒng)在開環(huán)、PI閉環(huán)控制以及負(fù)載功率前饋控制下直流輸出的仿真波形,驗(yàn)證了負(fù)載功率前饋控制算法的理論。最后,搭建了非接觸同步電機(jī)轉(zhuǎn)子勵磁系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺,對該系統(tǒng)的輸出特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析,驗(yàn)證了本文提出的方法和仿真結(jié)果的正確性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U469.72
【圖文】：

圖 1-1 60W 燈泡遠(yuǎn)程供電實(shí)驗(yàn)Fig.1-1 60W lamp remote power supply experiment內(nèi)的研究現(xiàn)狀于國外，國內(nèi)的相關(guān)研究起步較晚，目前國內(nèi)主要有重慶大學(xué)、南京理工大學(xué)、湖南大學(xué)、中科院電工研究所、鄭力于非接觸能量傳輸技術(shù)的理論研究和相關(guān)應(yīng)用產(chǎn)品的開發(fā)02年初，重慶大學(xué)的孫躍教授帶領(lǐng)科研小組開始從事對非研究工作。他們在該技術(shù)的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、控制策略和究取得了不錯的成果，并已經(jīng)掌握了相關(guān)的技術(shù)原理。首動追蹤磁力線方位的由度拾取機(jī)構(gòu)解決了拾取的方向問題單向能量傳輸想要獲得能量的反饋信息相當(dāng)困難，為此研變換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和該結(jié)構(gòu)采用的調(diào)幅控制算法；再次，以能基礎(chǔ)，增大了大范式非接觸能量傳輸系統(tǒng)的非接觸距離；線性行為分析。同時在該技術(shù)的應(yīng)用開發(fā)和推廣方面也取

第2章 非接觸勵磁能量傳輸系統(tǒng)構(gòu)成在非接觸勵磁能量傳輸系統(tǒng)中，DC/DC 變換器采用松耦合變壓器進(jìn)行隔離，它和傳統(tǒng)的緊耦合變壓器相比，最大的區(qū)別在于它將原邊和副邊相互分離，并且原邊和副邊均能構(gòu)成磁回路，根據(jù)電磁感應(yīng)耦合關(guān)系將能量從原邊傳輸?shù)礁边�。該系統(tǒng)的最為關(guān)鍵的構(gòu)件是非接觸磁罐變壓器，它有非接觸隔離變壓的功能。由于磁罐變壓器的工作方式基于松耦合，因此傳統(tǒng)勵磁電源中的集電環(huán)以及電刷能夠通過采用磁罐變壓器來替代，從而真正實(shí)現(xiàn)勵磁的無刷化。2.1 非接觸勵磁能量傳輸框架結(jié)構(gòu)非接觸勵磁能量傳輸方式是一種以電磁耦合原理為基礎(chǔ)的新型能量傳輸方式，它的原理框圖如圖 2-1 所示。

對于非接觸勵磁能量傳輸技術(shù)而言，其核心即以磁場耦合的方式取代傳統(tǒng)能量傳輸技術(shù)使用的電氣連接方式，所以通常都選擇使用工作在松耦合狀態(tài)下的可分離變壓器，它將作為一種新型電能傳輸方式的非接觸勵磁能量傳輸應(yīng)用于新能源汽車車載電機(jī)的無刷勵磁系統(tǒng)中，該系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)勵磁方式中諸如存在電刷以及采用金屬導(dǎo)線的連接方式等缺陷，而且新能源汽車對供電系統(tǒng)的各方面要求都該系統(tǒng)均能夠滿足。在非接觸式同步電機(jī)轉(zhuǎn)子勵磁系統(tǒng)中，同步電機(jī)的無刷勵磁是通過采用高頻勵磁電源來實(shí)現(xiàn)的，而高頻勵磁電源選用的是非接觸式高頻隔離 DC-DC 變換器。非接觸式同步電機(jī)轉(zhuǎn)子勵磁系統(tǒng)包括高頻逆變模塊、非接觸罐式高頻變壓器、能量補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)模塊、全波整流濾波模塊和勵磁繞組，其系統(tǒng)原理框圖如圖 2-2 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2744109