電勵(lì)磁雙凸極起動(dòng)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)特性研究.pdf

1、電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)（DSEM）具有開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，又由于勵(lì)磁電流可控，發(fā)電調(diào)壓控制簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)起動(dòng)/發(fā)電雙功能，成為新型起動(dòng)/發(fā)電系統(tǒng)研究領(lǐng)域的又一選擇，由其構(gòu)成的直流發(fā)電機(jī)系統(tǒng)非常適合于航空、風(fēng)力風(fēng)電等領(lǐng)域。因此開展電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)起動(dòng)/發(fā)電機(jī)系統(tǒng)研究具有重要的意義。
　　 本文主要研究DSEM起動(dòng)/發(fā)電機(jī)系統(tǒng)在起動(dòng)、起動(dòng)/發(fā)電切換、發(fā)電運(yùn)行過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)的工作特性。在DSEM電感建模的基礎(chǔ)上分析其電動(dòng)、發(fā)

2、電運(yùn)行過(guò)程中繞組中點(diǎn)電位變化情況；研究起動(dòng)過(guò)程勵(lì)磁電流的變化規(guī)律與控制方法；起動(dòng)/發(fā)電切換過(guò)程中變換器、電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)變化過(guò)程；發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中系統(tǒng)參數(shù)辨識(shí)及控制方法以及起動(dòng)過(guò)程中變換器故障的診斷與容錯(cuò)控制。
　　 針對(duì)6/4結(jié)構(gòu)DSEM，通過(guò)磁路與數(shù)學(xué)模型分析起動(dòng)、發(fā)電工作原理，在此基礎(chǔ)上采用分段準(zhǔn)線性電感建模技術(shù)，研究DSEM電動(dòng)、發(fā)電運(yùn)行過(guò)程中三相繞組中點(diǎn)電壓的變化規(guī)律以及該中點(diǎn)電壓突變對(duì)電機(jī)運(yùn)行情況的影響，提出從電流控制方

3、法和電機(jī)繞組設(shè)計(jì)兩個(gè)方面抑制中點(diǎn)電壓變化的控制策略；在發(fā)電運(yùn)行過(guò)程中考慮電樞反應(yīng)對(duì)中點(diǎn)電壓的影響，從利用中點(diǎn)電壓的角度，提出一種發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)的八管整流模式，以提高發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的輸出特性。
　　 推導(dǎo)了起動(dòng)過(guò)程中電樞電流產(chǎn)生的磁鏈在勵(lì)磁回路感應(yīng)的電勢(shì)對(duì)勵(lì)磁電流、輸出轉(zhuǎn)矩的影響。恒轉(zhuǎn)矩階段，通過(guò)勵(lì)磁恒流控制維持勵(lì)磁電流不變，保證輸出轉(zhuǎn)矩恒定；恒功率階段，為解決DSEM繞組電壓難以作為弱磁控制基準(zhǔn)的問(wèn)題，提出一種通過(guò)三相繞組端電壓整流值

4、反饋實(shí)現(xiàn)弱磁控制方法，并與DSEM提前角度的等效弱磁控制相比較。最后通過(guò)仿真、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法有效地利用了DSEM勵(lì)磁電流可控的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了恒功率弱磁控制，大大提高了DSEM起動(dòng)過(guò)程的轉(zhuǎn)速范圍。
　　 首次建立DSEM起動(dòng)/發(fā)電機(jī)系統(tǒng)一體化仿真模型，結(jié)合變換器的工作情況，仿真揭示了DSEM起動(dòng)/發(fā)電切換瞬態(tài)過(guò)程存在三個(gè)運(yùn)行狀態(tài)：能量回饋階段、電容放電階段、發(fā)電建壓階段，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果詳細(xì)給出了各個(gè)運(yùn)行狀態(tài)的工作原理。
　　

5、 針對(duì)DSEM發(fā)電系統(tǒng)的非線性特性，通過(guò)參數(shù)辨識(shí)的方法獲得系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)類型，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)系統(tǒng)的校正環(huán)節(jié)，無(wú)需考慮DSEM的非線性電感等特性，簡(jiǎn)化發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，并通過(guò)兩臺(tái)不同功率等級(jí)的DSEM發(fā)電機(jī)驗(yàn)證了該方法的正確性。
　　 從提高系統(tǒng)的可靠性出發(fā)，對(duì)DSEM起動(dòng)/發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的最薄弱環(huán)節(jié)——功率變換器的各種故障狀態(tài)進(jìn)行詳細(xì)分類，并分析其對(duì)系統(tǒng)輸出特性的影響。從故障后容錯(cuò)的要求出發(fā)，對(duì)常見的功率管故障，分別通過(guò)軟件