用于航空穩(wěn)壓電源的高速永磁發(fā)電機(jī)及功率變換器研究.pdf

1、針對(duì)傳統(tǒng)航空用有刷直流發(fā)電機(jī)在高空中由于空氣稀薄氣體介電常數(shù)下降而使電流換向困難、電弧難以消除以及電刷磨損導(dǎo)致設(shè)備可靠性降低等問題,本文采用了高速永磁同步發(fā)電機(jī)附加一AC/DC功率變換器的方案加以解決。由于永磁同步發(fā)電機(jī)無電刷、換向器、集電環(huán)及勵(lì)磁繞組,也就無換向電弧等問題,提高了系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)永磁同步發(fā)電機(jī)體積小、機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕,其轉(zhuǎn)軸可以直接由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng),取消了中間的變速環(huán)節(jié),提高了效率并降低了發(fā)電系統(tǒng)的重量。本文主要對(duì)高

2、速永磁發(fā)電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)、雙繞組嵌線方式、短路分析計(jì)算、主要損耗計(jì)算、正常與短路溫升計(jì)算及功率變換器實(shí)現(xiàn)等方面來展開研究。
　　本研究在分析航空用電機(jī)給定指標(biāo)和要求的基礎(chǔ)上，對(duì)電機(jī)材料、轉(zhuǎn)子磁路方式、極槽數(shù)配合及嵌線方式進(jìn)行了對(duì)比與選擇,同時(shí)對(duì)不同繞組之間的自感及互感參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算。在具有初步參數(shù)的基礎(chǔ)上對(duì)電機(jī)空載及負(fù)載特性進(jìn)行了分析,并對(duì)主要參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,以期達(dá)到較為理想的特性。由于該發(fā)電機(jī)有短路性能要求,對(duì)永磁同步發(fā)電機(jī)短路暫態(tài)

3、過程進(jìn)行了分析,并進(jìn)行有限元計(jì)算。其次,根據(jù)不同工況及轉(zhuǎn)速下的電磁計(jì)算結(jié)果,以及相對(duì)應(yīng)的解析公式得出電機(jī)包括電樞銅耗、定子鐵心損耗、轉(zhuǎn)子渦流損耗和轉(zhuǎn)子風(fēng)摩在內(nèi)的損耗值。并在此基礎(chǔ)上建立永磁同步發(fā)電機(jī)對(duì)稱三維瞬態(tài)熱計(jì)算模型,根據(jù)傳熱學(xué)的知識(shí),定義了邊界條件和對(duì)流散熱、熱傳導(dǎo)系數(shù)等,對(duì)正常工作及短路狀態(tài)的溫升情況進(jìn)行了計(jì)算。最后,建立了AC/DC雙通道功率變換器的拓?fù)溥M(jìn)行了仿真,對(duì)不控橋式整流產(chǎn)的諧波電流進(jìn)行了濾波處理,并對(duì)發(fā)電機(jī)低速狀態(tài)時(shí)