电励磁双凸极发电机可控整流发电拓扑的研究

摘要

电励磁双凸极发电机（WFDSG）结构简单、可靠性高、励磁可调，可以通过调节电流调节输出电压，故障时可以进行灭磁，控制简单，功率密度高，在很多领域有较好的应用前景。以往研究的主要是不控整流发电方式，本文主要研究电励磁双凸极发电机在可控整流发电拓扑下的发电特性，研究了角度位置控制结合电流斩波控制的新控制策略，并在可控整流拓扑工作特性的研究基础上提出调节电枢电路实现调压的调压方案，对提出的方案进行研究，为电励磁双凸极发电机的理论研究和应用奠定基础。
　　本文首先介绍了一台12/8极三相电励磁双凸极发电机样机的结构，并根据样机结构参数建立仿真模型，分析了电励磁双凸极发电机的工作原理，并对几种在不控整流拓扑基础上改进的可控整流拓扑的工作状态进行分析。搭建一套电机实验平台，根据本文所研究的控制策略设计可控整流发电控制板并编写相关控制程序，期望通过样机实验对理论分析和有限元仿真结果进行验证。
　　针对可控整流拓扑，采用APC控制方式在开通角度过大时电枢电流过大，这不利于发电系统安全、可靠工作，因此在此基础上展开对APC结合CCC控制策略的研究。分别对零式半控整流拓扑和桥式半控整流拓扑采用该控制策略，分析该控制策略的工作特性，并结合仿真分析和样机实验进行验证，数据表明采用APC结合CCC控制策略可以保证系统在安全范围内工作并且提高系统的发电功率。
　　电励磁双凸极发电机调压系统通常采用调节励磁回路实现调压功能。通过对可控整流拓扑的研究，发现即使保持励磁电流不变，调节功率变换电路中开关管的开关状态亦可调节输出电压，因此本文研究了调节电枢电路调压的新方案，通过对开关管开通角度的控制来调节电压，并通过仿真和实验对建压过程和加载卸载过程进行分析，分析该方案的调压性能，为电励磁双凸极发电机调压系统提供新方案。

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注释表

第一章 绪论

1.1 双凸极电机的发展和研究现状

1.2 双凸极发电机的整流发电方式

1.3 本文的研究内容

第二章 电励磁双凸极电机的可控整流拓扑和实验平台

2.1 引言

2.2 电励磁双凸极电机的基本结构和工作原理

2.3 电励磁双凸极发电机的可控整流拓扑

2.4 电励磁双凸极无刷直流发电系统实验平台

2.5 本章小结

第三章 半控整流发电方式的APC和CCC结合控制

3.1 引言

3.2 零式半控整流发电方式的APC和CCC结合控制

3.3 桥式半控整流发电方式的APC和CCC结合控制

3.4 本章小结

第四章 电励磁双凸极电机可控发电系统调压系统的研究

4.1 引言

4.2 传统励磁调压系统

4.3 调节电枢回路调压系统

4.4 本章小结

第五章 工作总结与展望

5.1 本文工作总结

5.2 后续研究工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文