摘要：无刷双馈电机具有结构可靠、变频器容量小等优势,非常适合灵活运行于防爆、易燃等特殊或极端工况,近年来受到广泛关注。该文根据无刷双馈电机的基本工作原理,明确了该类电机的命名原则与规范名称;总结了现有定转子方案的结构及性能特点,综合考虑性能指标与结构工艺,提出了转子双套绕组的发展方向;梳理了无刷双馈电机的稳态等效电路模型及基于各类数学模型的优化设计方法,针对现存难以完整考虑不同转速工况性能的不足,阐明了利用新型同步-异步相串联等效电路进行优化设计的思路;对比分析了经典及新近出现的无刷双馈电机控制系统拓扑和控制策略特点,面向典型电动、发电工况建立了完整的电机及控制系统。最后,对无刷双馈电机的上述理论研究问题及工业应用的发展方向进行了总结阐述,为该类电机的深入研究及加快推广应用提供参考和指导。

摘要：提出了一种两级式可变母线电压的高压电容充电电源技术方案,该拓扑在半桥LLC谐振电路的基础上增加了一级图腾柱无桥功率因数校正(PFC)电路,通过改变母线电压来解决传统LLC谐振电源在输出更高电压时,工作频率变化范围过大带来的充电效率下滑的问题。由于图腾柱电路本身具备功率因数校正的功能,该电源设计还拥有能够直接从电网取电而不影响电网电能质量的优势。首先介绍了本电源设计中两部分的电路拓扑和工作原理,采用等效电阻法分析了电容负载下的电源输出特性。针对前级图腾柱电路设计了双环控制器以实现对母线电压和功率因数的控制,针对后级LLC电路提出了比例积分(PI)加低通滤波的恒流控制器以降低高频噪声带来的不利影响。最后通过模型构建与仿真分析,研究了高压电容充电电源3000 V/1 A时的充电特性,验证了本电源技术方案、设计和控制策略的可行性。

摘要：目前的高压保护开关缓冲电路参数设计缺乏相关理论设计方法,同时缓冲电路方案由于设计过程中并未考虑分布电容影响,因此均为等参数设计方案,这种方法均压效果不够理想。为了解决目前参数设计中存在的问题,首先建立了含缓冲电路和杂散电感的MOSFET模型并对其关断过程进行了分析,从而得到了抑制电压尖峰的缓冲电路理论设计方法及表达式。针对串联均压未考虑分布电容的问题,通过构造等电位点,建立了含有分布电容的等效电路并进行分析,根据电荷方程等式得到了缓冲电路非等参数设计方法及表达式,该参数设计方法可以补偿分布电容造成的电压分布不均,并更好地指导高压保护开关的均压方案设计。为了验证参数设计的合理性进行了仿真分析,结果表明,最终得到的整体设计方案可以满足尖峰抑制以及均压的设计要求。

摘要：基于放电电感模型全面地分析了感应子脉冲发电机容性整流系统的瞬态特性,厘清了此整流系统存在的全部四种工作模态。推导出各模态之间的临界电压值,以及换流延迟角度和重叠角度的计算式,建立了瞬态模型,并用阀对阀电路仿真和试验结果验证了所提理论计算的准确性。阐明了电路中各模态对充电过程的作用,分析了电路的等效形式,揭示了充电电压与电机电势(EMF)幅值的设计原理。研究结果表明:电路可以看成直流电源串联一个等效换流电抗和等效瞬态换流电感对电容器充电的形式;整个充电过程中起主要作用的是模态1和模态2;合理的充电电压设置值应介于1.3倍~1.5倍发电机相电势幅值之间。

摘要：在工业应用中,为了保证无刷双馈电机调速系统的经济性,控制侧一般采用小容量变频器,因此通常采用异步起动控制方法进行起动。现有起动控制策略和所需设备较为复杂,或者需要特定的电机结构才能实现。针对这些问题,该文提出一种改进能量吸收电路的调速系统拓扑。并基于无刷双馈电机同步-异步相串联等效电路对电机的异步起动转矩特性进行了分析,推导了新拓扑的等效串联电阻表达式。据此设计了无刷双馈电机定时间定导通比、定转速定导通比的异步起动控制方法,在不增加额外设备的基础上,实现了无刷双馈电机的异步起动控制。仿真和实验结果都证明了控制方法的可行性。该方法简化了无刷双馈电机异步起动控制算法的开发难度,有利于无刷双馈电机调速系统的推广。

摘要：无刷双馈电机因其较高的可靠性以及较小的变换器容量受到了广泛的关注,特别是在变速恒频发电以及变速驱动等领域有着广泛的应用前景。而绕线式无刷双馈电机由于其较小的谐波含量,在众多转子结构形式中脱颖而出。目前已有文献对无刷双馈电机的理论研究不足,还没有能够全面、准确地阐述其运行原理及特性的分析模型。该文从电机物理模型出发,建立了全部折算到转子侧的无刷双馈电机等效电路模型——异步–同步相串联的等效电路模型,应用该模型进行了电机的运行特性分析,阐明了无刷双馈电机所具有的异步特性、同步特性以及两者的叠加特性,得出了相应的特性曲线,特别是电磁转矩特性曲线。分析结果表明,无刷双馈电机的特性相当于两台有刷双馈电机的串联耦合所得到的特性,即两对异步–同步特性的串联叠加。结合对实际无刷双馈电机设计方案的分析计算,进一步阐述了该电路模型对无刷双馈电机设计及调节控制的指导作用。

摘要：有刷双馈电机（即双馈感应电机）由于其较小的变换器容量在变速恒频发电等领域得到了广泛的应用。但是针对有刷双馈电机的理论模型以及特性分析尚未形成简洁、准确、全面、实用的理论体系。该文从有刷双馈电机的基本理论原型和基本方程式出发,推导了有刷双馈电机的物理模型,建立了有刷双馈电机的新型等效电路——异步–同步相串联的等效电路模型。该模型简明地揭示了有刷双馈电机的运行原理和本质特性实质上是同步与异步两种运行特性的叠加。运用该新型电路模型,分析了有刷双馈电机在各种运行工况下的运行特性,并分别进行了异步特性、同步特性以及合成特性分析,得出了相应的分析曲线,着重分析了电机的电磁转矩特性曲线,揭示了有刷双馈电机运行的原理和特性,阐明了有刷双馈电机在转速不变时所仍具有的负载自适应特点。结合实际电机参数,阐述了该电机模型和理论分析对电机设计及其运行调节控制的指导作用。

摘要：为深化补偿脉冲发电机有关机理、工艺和外围系统配合的研究,研制了一台额定转速为8000r/min的50MW全被动补偿脉冲发电机,并介绍了其中关键材料包括屏蔽筒和转轴等的选择。在理论计算和仿真分析的基础上设计了电机励磁回路以及电枢绕组,提出了一种新的电枢绕组端部屏蔽方法即采用内外两个铝环紧固绕组端部,在实现端部屏蔽的基础上还增加了端部强度,在比较了两种不同屏蔽措施的基础上提出了端部漏感的简化计算方式,并通过理论分析和仿真验证了端部屏蔽可以进一步减小电枢绕组的放电电感。最后通过分别计算补偿电机直线部分的电感和端部漏感,比较了不同设计参数下补偿电机内电感,对电枢绕组进行了优化设计,提高了补偿电机峰值功率密度。理论分析和仿真证明了所设计电机的参数及其运行可靠性可以达到设计要求。

摘要：脉冲激光器直驱式电源系统使用主动补偿脉冲发电机代替传统的电容器组来直接驱动脉冲氙灯泵浦进行放电。本文从主动补偿脉冲发电机驱动脉冲氙灯负载的数学模型出发,研究了电机与氙灯参数相互匹配和选择的关系,进行了氙灯的负载特性分析,在此基础上提出了样机的设计方案,并运用Ansoft进行磁场有限元分析对样机的电磁性能进行核算,最终把核算的结果代入Matlab/Simulink搭建的系统模型中进行氙灯电气输出性能的仿真运算,仿真的结果表明了本论文中阐述的方法可以正确、方便地应用于主动补偿发电机驱动脉冲氙灯负载构成的电源系统的分析与设计中,并可以推广到由其他类型的电机驱动其特定的负载构成的电源系统的分析与设计中。

摘要：脉冲激光器直驱式电源系统用主动补偿脉冲发电机(active compensated alternator,ACPA)代替传统的电容器组来直接驱动脉冲氙灯泵浦进行放电。ACPA是一种特殊结构的同步发电机,该文从作为电机负载的脉冲氙灯的物理特性出发并借鉴常规同步发电机的相关电磁设计经验,提出一种较为完善和可信的适用于该直驱式电源系统的ACPA的电磁设计方法。同时,利用Ansoft软件进行磁场有限元分析对样机的电磁性能进行核算后提出铁心优化设计方案,并在此基础上加工制造出样机。最后,将样机实验和有限元分析的结果进行对比分析,结果的一致性验证了该论文阐述的电机电磁设计方法的正确性,这种方法对其他特种同步电机的分析与设计有一定的参考价值和指导意义。