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盘式无刷双馈电机分析与仿真研究

李毅  
【摘要】: 盘式无刷双馈电机(DBDFM)集不同结构无刷双馈电机优点于一体,是一种新型的交流电机,既具有传统级联式无刷双馈电机耦合性能好、效率高的优点,同时还具有单定子结构无刷双馈电机体积小、使用材料少的优点。盘式无刷双馈电机应用于调速系统中,可以减小变频器容量,从而降低系统成本,而其无刷结构以及在变频器故障时能维持运转的特性使系统更加可靠。对于这种新型电机,国内外研究工作较少,本文系统地对其进行研究,主要包括以下几个方面。 首先,根据电机基本理论,分析该种电机的运行机理;定义电机各个转差率的概念,并推导各转差率之间的关系;建立电压方程,并由此推导该种电机的等效电路;研究该种电机在不同运行状态下的能量流通关系,从而形成较为完整的盘式无刷双馈电机分析方法。 其次,阐述盘式无刷双馈电机结构与磁路的特点;研究该种电机主要尺寸与计算功率之间关系以及磁场分布的特点,分析其电磁设计特点,推导适合该种电机的电磁计算公式,并总结电磁设计方法;编写电磁设计的计算机辅助设计程序;设计一台样机,并计算样机的电磁参数。 然后,建立盘式无刷双馈电机各种运行方式的数学模型并编写仿真程序,对电机进行仿真研究表明:电机在和调制模式下,具有良好的运行性能,有广阔的应用前景;证明了所设计的样机具有很好的运行性能;电机在差调制模式下,输出转矩较小,效率低,不具备应用于调速系统的潜力;对电机极数配合研究结果表明,在电机设计时,应使功率单元极数大于控制单元,才能获得较好的运行性能。 最后,开发盘式无刷双馈电机参数计算及特性仿真软件,该软件能够对任何极数配合的盘式无刷双馈电机在多种运行方式下的特性进行仿真研究。电机的设计要求与尺寸参数由界面输入,参数计算及仿真结果在窗口中显示输出,界面简洁,易于操作,为该电机的进一步研究和推广应用提供了技术支撑。


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