【摘要】：目前絕大多數(shù)同步電機勵磁系統(tǒng)的能量傳輸是采用金屬導線連接的方式,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)療等一些領域對能量傳輸?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也就隨之誕生。由于勵磁同步電機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的故障率,因此車載勵磁系統(tǒng)必然要實現(xiàn)無刷化,而國內外同步電機無刷勵磁技術或多或少地存在一些不足和問題,比如在結構的復雜程度、附加的磁場、主磁場調節(jié)的難易程度等方面,本文介紹的非接觸式同步電機轉子勵磁控制系統(tǒng)對于同步電動機和同步發(fā)電機均適用,一方面省去了勵磁系統(tǒng)的電刷,另一方面改進了現(xiàn)在無刷同步電機存在的一些不足,進而使電機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)構成以及非接觸式同步電機轉子勵磁系統(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,通過分析諧振補償網絡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)補償結構對漏感進行補償。通過MATLAB/Simulink建立了補償前后的變壓器的數(shù)學模型并進行仿真,得到補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,通過對比補償前后的波形,驗證了串聯(lián)-串聯(lián)補償結構能夠很好地補償漏感。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)控制以及負載功率前饋控制下直流輸出的仿真波形,驗證了負載功率前饋控制算法的理論。最后,搭建了非接觸同步電機轉子勵磁系統(tǒng)的實驗平臺,對該系統(tǒng)的輸出特性進行實驗分析,驗證了本文提出的方法和仿真結果的正確性。
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U469.72
【圖文】：

圖 1-1 60W 燈泡遠程供電實驗Fig.1-1 60W lamp remote power supply experiment內的研究現(xiàn)狀于國外，國內的相關研究起步較晚，目前國內主要有重慶大學、南京理工大學、湖南大學、中科院電工研究所、鄭力于非接觸能量傳輸技術的理論研究和相關應用產品的開發(fā)02年初，重慶大學的孫躍教授帶領科研小組開始從事對非研究工作。他們在該技術的主電路拓撲結構、控制策略和究取得了不錯的成果，并已經掌握了相關的技術原理。首動追蹤磁力線方位的由度拾取機構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困難，為此研變換拓撲結構和該結構采用的調幅控制算法；再次，以能基礎，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。同時在該技術的應用開發(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成磁回路，根據(jù)電磁感應耦合關系將能量從原邊傳輸?shù)礁边�。該系統(tǒng)的最為關鍵的構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，從而真正實現(xiàn)勵磁的無刷化。2.1 非接觸勵磁能量傳輸框架結構非接觸勵磁能量傳輸方式是一種以電磁耦合原理為基礎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用于新能源汽車車載電機的無刷勵磁系統(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轉子勵磁系統(tǒng)中，同步電機的無刷勵磁是通過采用高頻勵磁電源來實現(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。非接觸式同步電機轉子勵磁系統(tǒng)包括高頻逆變模塊、非接觸罐式高頻變壓器、能量補償網絡模塊、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】

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本文編號：2744109