基于旋转磁场的电压变换器的研究

摘要

电力变压器在现代电力系统中应用极为广泛，随着各种电气设备的增多和对电能需求的不断增长，电力用户对电力的可靠性及质量的要求都在不断提高。现代电压变换器的发展趋势是多功能、集成化、小型化。本文提出一种基于旋转磁场的电压变换器（Voltage Converter Based on the Rotating Magnetic Field——RMVC），它以旋转电机为主体，集成了电压变换、无功补偿、谐波抑制与隔离等多种功能，是一种多功能、高性能电压变换方案。
　　首先，文章建立了RMVC的数学模型，建立了电感矩阵，并对电感矩阵进行dq0变换，得出了dq0坐标系下RMVC的状态方程；根据同步电机等效电路推导出了它的等效电路。
　　其次，结合同步发电机和同步电动机的设计方法，提出了RMVC的设计思路，以及从确定主要尺寸，到设计空载条件下的参数，直至负载条件下的额定工作点的设计方法，并设计了一台样机模型。
　　再次，应用有限元仿真的方法，对设计的RMVC样机进行仿真分析，分别得出了RMVC在离网空载状态、并网空载状态和额定负载状态下，转子励磁电流分别对样机定子中两套绕组的电压、电流、功率因数，以及电机效率的影响，得出了样机的工作特性。
　　最后，按照设计参数加工了一台样机模型，对样机进行了实验测试，采用功率分析仪等设备对实验结果进行采集、分析，得出了样机在离网空载状态、并网空载状态和额定负载状态下，转子励磁电流分别对样机定子中两套绕组的电压、电流、功率因数，以及电机效率的影响，验证了之前设计与仿真的正确性。

目录

基于旋转磁场的电压变换器的研究

RESEARCH ON VOLTAGE CONVERTER BASEDON THE ROTATING MAGNETIC FIELD

摘 要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题的来源及研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状综述

1.3 课题的主要研究内容

第2章 RMVC 数学模型的研究

2.1 RMVC 的主要结构与工作原理

2.2 RMVC 的解析数学模型

2.3 dq0 坐标系下电机的状态方程

2.4 旋转电磁型集成能量变换器的等效电路

2.5 本章小结

第3章 RMVC 设计方法的提出

3.1 RMVC 的主要参数

3.2 RMVC 空载设计

3.3 RMVC 负载设计

3.4 本章小结

第4章 RMVC 的有限元分析

4.1 RMVC 有限元分析模型的建立

4.2 RMVC 离网空载特性分析

4.3 RMVC 并网空载特性分析

4.4 RMVC 负载特性分析

4.5 本章小结

第5章 RMVC 的实验研究

5.1 实验项目与准备

5.2 离网空载实验

5.3 并网空载实验

5.4 负载实验

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢