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本文研究的是一种新型的永磁发电机——高频感应无刷混合励磁永磁发电机。这种电机由混合磁极永磁发电机、高频感应旋转励磁变换器和高频逆变励磁装置组成,既有很好的混合励磁的性能,又有能量密度高、效率高和无刷的优点。本文对这种电机的各部分进行了分析和设计,并给出了试制的样机的实验结果。
混合磁极永磁电机是这种电机的主体,其定子与普通电机相同,转子具有永磁和电励磁两种磁极。本文介绍了电机的工作原理并阐述了电机的设计特点,然后根据电机额定参数设计了电机冲片和电枢绕组,最后通过电磁场和励磁特性计算和分析,确定了电机的铁心长度及励磁绕组。设计的计算结果表明,该电机具有效率高,励磁功率小的特点。
高频感应旋转励磁变换器是实现混合磁极永磁电机无刷励磁的关键装置,它由旋转高频变压器和旋转整流器组成。本文介绍了变压器的磁芯材料和参数,并根据对高频感应旋转励磁变换器设计要求对变压器结构、尺寸、绕组和旋转整流器进行设计,并分析了变压器漏感对能量传输的影响。
高频逆变励磁装置以混合励磁永磁电机电枢电压作为输入源,为高频感应旋转变换器提供高频交流电,同时可以根据发电机要求自动调节电机输出电压。本文根据高频逆变励磁装置的基本原理,提出了采用可控硅整流和采用PWM脉宽调制逆变的两种控制方案。按照这两个的方案分别对输入整流电路、逆变电路、IGBT驱动保护电路、控制电路进行设计,并制作了实验装置。
最后本文对制作的装置进行了实验。实验表明:高频逆变励磁装置能够有效的控制混合磁极永磁电机的励磁,并且在电机带不同负载时,通过反馈控制,达到电机输出恒定电压的效果。