【摘要】：在船舶艦艇、鉆井平臺、移動通訊站等獨立運行系統(tǒng)中,要求交、直流電源體積重量小、品質高、運行安全可靠。交直流多繞組永磁同步發(fā)電機能夠同時滿足上述要求,因而受到了重視與研究。本文設計了一臺交直流多繞組永磁同步發(fā)電機,該發(fā)電機定子上安裝5套Y接繞組,其中1套Y接繞組用來提供三相交流電,其余4套Y接繞組分別接整流裝置后并聯(lián)對外提供直流電。首先,根據文中設計的電機結構參數(shù),在Ansoft中建立電機的二維仿真模型,采用有限元法分析電機電磁場,并作以下幾方面的研究：采用有限元法對該電機不同負載情況下的電磁場進行分析,研究電機運行特性,由電機在額定負載時的仿真結果可知,電機性能滿足設計要求。對電機空載時的氣隙徑向磁密進行傅里葉分析,進而計算電機交直流繞組的空載感應電動勢,并對空載感應電動勢的諧波含量進行分析。分析結果表明,采用短距分布繞組的方式能夠有效的抑制繞組感應電動勢中的非齒諧波分量,采用導體斜槽的方式能夠有效的抑制繞組感應電動勢中的齒諧波分量。通過考察電機不同負載情況下的電樞反應,查明了帶有整流裝置的直流繞組電樞反應的性質,以及交、直流繞組相對位置關系的變化對繞組電樞反應的影響。按理論值對電機眾多繞組電感進行分類,并且采用磁鏈法計算了電機繞組的增量電感。通過在轉子上安裝軟磁磁極的方式,能夠在不改變繞組空載感應電動勢的前提下,顯著的提高電機負載后的繞組輸出端電壓,從而改善電機交流繞組的負載特性；并且分析軟磁磁極長度的變化對電機性能的影響。在三種負載功率因數(shù)下繪制電機交流繞組的外特性曲線,在額定負載功率因數(shù)下,驗證了電機交流繞組電壓調整率小于10%。對比了整流裝置采用全波整流和半波整流方式對電機輸出電壓的影響,仿真結果表明,在全波整流方式下,電機輸出電壓波形較為理想。其次,推導了電機在ABC坐標系和dq0坐標系下的數(shù)學模型。研究表明,在dq0坐標系中,電機電感均為常數(shù),忽略屬于不同Y的繞組之間互漏感時,電機d軸和q軸完全解耦,電機數(shù)學模型變得十分簡潔,并且忽略上述互漏感,對電機性能影響不大。本文根據簡化的電機數(shù)學模型得到了描述電機性能的最小參數(shù)集合,并且利用Matlab軟件建立電機仿真模型,對電機在不同負載情況下的運行特性進行仿真分析。
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM31

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本文編號：2545539