不等匝绕线式转子无刷双馈电机参数计算及试验验证

摘要

无刷双馈电机是一种新型交流电机，在变速驱动和变速恒频恒压发电方面均具有良好的应用前景。无刷双馈电机的定子由两套不同极数的绕组构成，转子采用一套特殊结构转子绕组构成。绕线式转子设计方法比较灵活，合理设计能有效降低转子中的无用谐波，为大容量无刷双馈电机的工业运用奠定了基础。
　　本文介绍了无刷双馈电机的原理以及电机结构，构建并推导出了其数学模型。绕线式转子绕组的结构比较灵活，其中不等匝绕组结构能够进一步改善无刷双馈电机转子谐波磁动势含量大、导体利用率低等不足。与常规等匝线圈相比，不等匝线圈结构使得电机槽漏感、谐波漏感的精确计算更为复杂。为计算转子54槽六相双层叠绕组槽漏感，引入了磁场能量法，并将其与相绕组匝数及电流方向的关联矩阵相结合，通过对转子梨形槽各层分片处理，推导出槽漏感计算公式，并给出了相应的计算结果。采用槽矢量星形法对不等匝的转子绕组高次谐波的分布系数、短距系数和绕组系数进行计算，推导出转子谐波漏感参数计算公式。采用镜像法搭建了转子端部漏感的计算模型，推导出了转子端部漏感参数计算公式，并给出了相应的计算结果。并以一台64kW无刷双馈电机为样机，搭建了试验平台。当功率绕组侧带20kW、功率因数为0.76的阻抗性负载时，测试了电机控制绕组的励磁线电压、励磁线电流以及电机效率，样机试验结果验证了电机漏感参数计算的正确性。在此基础上，对绕线式无刷双馈电机在空载、带载的情况下进行实验，实验结果体现出绕线式无刷双馈电机的优势与特点。最后对本文做出总结，并提出亟待解决之处。

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摘要

第一章 绪论

1．1 无刷双馈电机的发展历史

1．2 无刷双馈电机参数计算的国内外研究现状

1．3 无刷双馈电机研究的应用前景

1．4 本文的主要内容和结构安排

第二章 无刷双馈电机的基本原理

2．1 无刷双馈电机的工作原理

2．2 无刷双馈电机的运行方式

2．2．1 异步运行方式和自启动

2．2．2 同步运行方式

2．2．3 双馈调速方式

2．2．4 发电运行方式

2．3 无刷双馈电机的定子结构

2．4 无刷双馈电机的转子结构

2．4．1 磁阻转子结构

2．4．2 特殊笼型转子结构

2．4．3 绕线式转子结构

2．5 本章小结

第三章 绕线式无刷双馈电机的d-q模型及其等效电路

3．1 无刷双馈电机的通用数学模型

3．2 绕线式无刷双馈电机的d-q轴数学模型

3．3 绕线式无刷双馈电机的等效电路

3．4 无刷双馈电机转矩表达式

3．5 绕线式无刷双馈电机发电运行等效电路

3．6 本章小结

第四章 绕线式不等匝无刷双馈电机的转子漏感计算

4．1 转子绕组结构(这一段公式都太小，都设为12)

4．2 转子槽漏感计算

4．2．1 单一槽能量计算

4．2．2 各相槽漏感计算

4．3 转子谐波分析及其谐波漏感的计算

4．4 转子端部漏感计算

4．4．1 端部漏感计算模型及处理

4．4．2 端部漏感计算

4．5 本章小结

第五章 绕线式无刷双馈电机的仿真和实验研究

5．1 样机设计

5．2 实验测试平台

5．3 样机实验分析

5．3．1 控制绕组的线电压线电流试验

5．3．2 样机效率试验

5．4 绕线式无刷双馈电机发电系统实验研究

5．5 本章小结

第六章 总结及展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况