【摘要】：無(wú)刷雙饋電機(jī)是一種新型的交流電機(jī),取消了電刷和滑環(huán)。無(wú)刷雙饋電機(jī)定子功率繞組與工頻電源連接,控制繞組通過(guò)變頻器改變勵(lì)磁電流和頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。通過(guò)轉(zhuǎn)子特殊的結(jié)構(gòu),使轉(zhuǎn)子分別于定子功率繞組和控制繞組耦合產(chǎn)生兩個(gè)不同極數(shù)且轉(zhuǎn)向相反的磁場(chǎng)。由于其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性強(qiáng)、功率因數(shù)可調(diào)等優(yōu)點(diǎn),可實(shí)現(xiàn)同步、異步、雙饋等多種運(yùn)行方式,在變頻調(diào)速系統(tǒng)、變速恒頻發(fā)電等領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用前景。但是作為一種同步化運(yùn)行的異步電機(jī),無(wú)刷雙饋電機(jī)也具有起動(dòng)電流大、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小等不足,無(wú)法滿足需要重載起動(dòng)的應(yīng)用場(chǎng)合。然而,與普通異步電機(jī)不同,無(wú)刷雙饋電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是轉(zhuǎn)子繞組自閉合,無(wú)滑環(huán)電刷對(duì)外連接。無(wú)法通過(guò)電刷在轉(zhuǎn)子電路中串入或切除起動(dòng)電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、減小起動(dòng)電流和高效率運(yùn)行的目的。同時(shí)無(wú)刷雙饋電機(jī)具有不同極數(shù)的兩套繞組,這一點(diǎn)也與單一極數(shù)的異步電機(jī)差別較大。本文以繞線轉(zhuǎn)子無(wú)刷雙饋電機(jī)為研究對(duì)象,對(duì)這種新型電機(jī)進(jìn)行了深入的理論研究和實(shí)驗(yàn)探討。研究的目的在于將以“齒諧波”原理和“復(fù)合線圈”原理設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)應(yīng)用于無(wú)刷雙饋電機(jī)改善無(wú)刷雙饋電機(jī)的起動(dòng)性能,主要內(nèi)容如下:首先,在回顧國(guó)內(nèi)外無(wú)刷雙饋電機(jī)發(fā)展歷程的基礎(chǔ)上,總結(jié)了無(wú)刷雙饋電機(jī)的運(yùn)行原理和能量流動(dòng)方式。分析了無(wú)刷雙饋電機(jī)所存在的問題和缺陷,由此引出了本文所提出的變極起動(dòng)型無(wú)刷雙饋電機(jī),并對(duì)轉(zhuǎn)子繞組所采用的“復(fù)合線圈”原理進(jìn)行詳細(xì)的闡述。將變極原理引入到定子繞組的設(shè)計(jì)中,并對(duì)定子功率繞組和控制繞組排布方式進(jìn)行了理論推導(dǎo)與證明。其次,給出了無(wú)刷雙饋電機(jī)繞組自感、互感以及電阻計(jì)算公式,查找資料得到雙饋模式下通常的等效電路并推導(dǎo)出變極起動(dòng)模式下的等效電路,然后在Matlab中對(duì)變極起動(dòng)模式和雙饋模式下的起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行分析,并通過(guò)分析結(jié)果反饋對(duì)復(fù)合線圈的多匝和少匝的匝比進(jìn)行調(diào)整。然后,建立了無(wú)刷雙饋模式以及變極起動(dòng)模式在靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,并在Matlab中分別對(duì)兩種模式下的空載、負(fù)載特性進(jìn)行仿真計(jì)算,得到了電機(jī)在起動(dòng)過(guò)程中的瞬態(tài)仿真結(jié)果。接著,利用有限元法對(duì)無(wú)刷雙饋電機(jī)異步起動(dòng)模式和變極起動(dòng)模式分別進(jìn)行空載和負(fù)載仿真,并對(duì)兩種模式下的電機(jī)飽和程度和帶負(fù)載能力進(jìn)行分析。最后,以本文理論研究的一臺(tái)36/24槽的4kW無(wú)刷雙饋電機(jī)為試驗(yàn)樣機(jī),測(cè)試了該樣機(jī)施加不同負(fù)載情況下雙饋異步起動(dòng)模式和變極起動(dòng)模式的穩(wěn)定電流和轉(zhuǎn)速。并給出了兩種模式空載及滿載下的電流曲線并對(duì)波形的畸變進(jìn)行了分析。
【圖文】：

圖 1. 1 達(dá)文波特專利說(shuō)明書上的附圖1 Davenport patent specification on the appended d一原理是目前科學(xué)界的普遍認(rèn)知，但是所接受。1838 年，，俄國(guó)科學(xué)家楞次根據(jù)

（a）磁阻轉(zhuǎn)子 （b）新型混合轉(zhuǎn)子圖 1. 2 不同轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的無(wú)刷雙饋電機(jī)有限元模型 Finite Element Model of Brushless Doubly-Fed Machine with Different Rotor Struct所述，無(wú)刷雙饋電機(jī)的研究已日益成熟，無(wú)刷雙饋電機(jī)具備其它交流
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM34

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2653519