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基于高频旋转变换器数字无刷励磁的研究

刘妍  
【摘要】: 大规模集成电路、数字控制技术和计算机技术的迅速发展和成熟,使得以微机处理器为主要特征的数字电子技术逐步应用到现代励磁控制系统中,形成数字式自动励磁控制器,取代了传统的模拟式励磁控制器。这种数字式励磁控制器通过软件实现励磁系统的各功能,一方面减小了装置的体积,另一方面简化了连接电路,提高了硬件的可靠性,使维护工作量大大减小。 本文介绍了一种新型同步电机数字无刷励磁方案,即基于高频旋转变换器的数字无刷励磁方案,该方案基于旋转式感应电能传输技术,利用分离耦合的高频旋转变压器进行能量传输,它的原边静止、副边集成在同步电机的转子上,随转子的旋转而转动,实现了电源和负载单元之间不需要物理连接就能进行电能的传递,为同步电机提供稳定且方便可调的励磁直流电。比传统的电气滑动接触更为可靠、耐用,且不产生火花,不存在机械磨损和摩擦等问题,具有更广阔的应用前景。 本文以飞思卡尔公司的低成本DSP56F8013芯片为核心,成功开发了基于移相全桥旋转变换器的同步电机数字无刷励磁系统的软、硬件平台。文中对整个数字无刷励磁系统的研究主要包括两大部分:一是对移相全桥旋转变换器的研究,是整个无刷励磁系统研究的基础。主要介绍了移相全桥旋转变换器的工作原理、ZVS软开关工作模态分析、占空比丢失和旋转变压器的工作原理与设计特点,二是对整个数字无刷励磁系统的研究。文中分别对这两大部分进行了仿真和实验研究。仿真和实验结果表明,移相全桥旋转变换器完全能够满足同步电机励磁系统的要求,是一种可行的控制方案。把旋转变换器应用于无刷励磁不仅是同步电机无刷励磁技术的新突破,同时也为同步电机无刷励磁技术的研究开辟了新途径。 本课题得到了国家自然科学基金(50477013)的资助。


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