高功率密度电驱动系统低谐波电源技术研究

摘要

本课题来源于军民两用技术超高功率密度电驱动系统和国防科工委关于螺旋桨飞机模型风洞改造项目的关键技术研究,高功率密度电驱动系统由高功率密度驱动电机、低谐波变频电源、高温高压油源冷却系统及异步电机动态参数在线检测四部分组成.旨在研究满足螺旋桨飞机模型风洞试验要求的为高功率密度电驱动系统供电的低谐波变频电源.本文分析了高功率密度电驱动系统中谐波对异步电机的影响,特别是谐波损耗的计算方法,针对高功率密度异步电动机发热严重,电动机额定输入频率高的特点,设计了电压型SPWM低谐波变频电源,为了满足电源的特殊技术指标,研究了逆变器重构技术、指定谐波抑制等方法,提高变频电源的品质.最后利用Matlab软件分析了第3章中的谐波转矩脉动,又根据第4章中低谐波变频电源的设计方案进行建模,对第5章中提出的谐波抑制方案进行了仿真对比,结果表明:采用指定谐波抑制技术后,降低了电源的谐波含量,增加了电驱动系统的功率密度,验证了方案的正确性.同时对高功率密度电驱动系统变频供电时进行了测试.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1超高功率电驱动系统发展前景

1.1.1课题研究背景

1.1.2课题研究主要内容及其意义

1.2低谐波变频电源研究的技术路线

1.3课题的主要研究内容及工作

1.3.1高功率密度电驱动系统中的谐波对异步电动机的影响

1.3.2低谐波变频电源设计及谐波分析、抑制技术

1.3.3高功率密度电机带动螺旋桨负载的高效分析

1.3.4仿真验证

1.4难点与关键技术

1.4.1高功率密度电驱动系统的谐波损耗分析和指定谐波抑制技术

1.4.2高功率密度异步电机的圆图分析方法

1.5研究成果

第2章高功率密度电驱动系统

2.1电驱动系统设计

2.2分系统内容研究

2.2.1高功率密度电机的研究及设计

2.2.2低谐波变频电源的研究和设计

小结

第3章高功率密度电驱动系统中谐波的影响

3.1高功率密度电驱动系统中的谐波分析

3.2谐波对转矩的影响

3.3谐波对电机参数的影响

3.4谐波损耗分析

3.4.1异步电机谐波等效电路

3.4.2定、转子谐波铜耗计算

3.4.3谐波铁耗计算

3.4.4杂散损耗计算

3.5谐波对功率因数的影响

小结

第4章低谐波变频电源的设计

4.1低谐波变频电源技术要求

4.2变频电源方案设计

4.2.1电流源变频器

4.2.2电压源变频器

4.3低谐波脉宽调制方法的设计

4.3.1脉宽调制低谐波要求

4.3.2低谐波电源变频控制方式

小结

第5章高功率密度电驱动系统中的谐波抑制措施

5.1高功率密度异步电机设计中的谐波抑制措施

5.2高功率密度异步电机谐波计算及检测

5.2.1高功率密度异步电机谐波特点

5.2.2正弦脉宽调制电压源逆变器谐波有效值的计算

5.2.3谐波测量

5.3低谐波变频电源系统中的谐波抑制措施

5.3.1低谐波变频电源中的谐波要求

5.3.2低谐波变频电源中的抑制方案比较

5.3.3低谐波变频电源中的谐波抑制措施

小结

第6章螺旋桨负载变频运行的高效分析

6.1高功率密度异步电动机效率分析

6.2异步电机圆图方法研究及应用

6.2.1异步电机圆图的研究

6.2.2高功率密度异步电机工作特性的圆图计算方法

6.2.3应用分析

小结

第7章低谐波变频电源系统仿真

7.1系统仿真方法

7.2低谐波变频电源建模及谐波测量仿真模块

7.3谐波转矩脉动仿真

7.4低谐波变频电源仿真对比

7.4.1正弦电压供电系统

7.4.2 SPWM变频电源

7.4.3重构技术仿真

7.4.4指定谐波抑制技术

7.5仿真结果分析

小结

第8章高功率密度电驱动系统变频供电试验

8.1空载试验

8.2低速负载试验

第9章总结

9.1主要研究内容及成果

9.2工作展望

参考文献

附录 相关论文发表情况

致谢

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