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混合磁极电动机高频感应无刷励磁系统的研究

作　者: 黄诚君
导　师: 黄劭刚
学　校: 南昌大学
专　业: 电机与电器
关键词: 高频感应混合励磁无刷
分类号: TM32
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

本文主要研究的是高频感应无刷励磁系统,主要由高频逆变励磁装置、旋转高频变压器和旋转整流器构成。该系统运用了感应能量传输技术实现了混合磁极电机的励磁。从传统的静止变压器到旋转变压器的新颖设计,实现了电能从一个静止原边到旋转的副边的输送,且二者之间没有任何物理连接。这种旋转变压器的技术为混合磁极电机的无刷励磁提供了一个新思路。基于这个思路的混合励磁方案的设计很好的提高了电机的励磁性能,实现了电机能量密度高,无刷化和高效的特点。高频逆变励磁装置设计了半桥变换结构和全桥变换结构两套方案。两套方案中功率变换电路的控制分别采用了PWM脉宽调制控制和移相控制。方案按照不可控整流到高频逆变驱动及保护再到逆变控制的顺序进行设计,并制作了相关实验电路装置。高频感应无刷励磁系统基于感应能量传输的技术,通过旋转变压器的设计解决了电机无刷的问题。文章中简单介绍了高频磁芯材料,并通过严谨的尺寸计算设计变压器的外形尺寸,对如何选择合适的绕组绕制进行了说明,并通过定性的变压器电能传输计算分析了漏感的问题。最后对设计的高频整流逆变装置和旋转变压器装置进行了相关仿真与实验。实验表明了高频感应励磁系统在接入的反馈控制时可以实现稳定励磁,在切断反馈的情况下,可以实现励磁电流的宽范围调节。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第1章绪论  8-14
  1.1 本课题研究的意义  8-9
  1.2 相关技术的研究现状和发展趋势  9-12
    1.2.1 混合励磁永磁同步电机  9-10
    1.2.2 感应能量传输技术的国内外发展状况  10-12
  1.4 本课题研究的主要内容  12-14
第2章高频感应励磁系统的构成和设计要求  14-18
  2.1 高频感应励磁系统的构成  14-15
  2.2 高频感应励磁系统的设计要求  15-17
  2.3 小结  17-18
第3章高频感应旋转变压器设计  18-36
  3.1 旋转变压器的特性  18-19
  3.2 旋转高频变压器磁芯材料选取  19-22
  3.3 旋转高频变压器结构设计  22-24
  3.4 变压器的尺寸与电磁设计  24-30
    3.4.1 变压器尺寸设计  24-30
  3.5 旋转高频变压器漏感的分析  30-35
    3.5.1 旋转高频变压器的电磁参数及漏感计算  33-35
  3.6 本章小结  35-36
第4章高频逆变励磁装置的主电路设计  36-51
  4.1 高频逆变电路的分析  36-44
  4.2 高频感应励磁系统的主电路设计  44-47
    4.2.1 输入整流滤波电路的设计  44-45
    4.2.2. 逆变电路的设计  45-47
    4.2.3. 旋转整流器的设计  47
  4.3 高频感应励磁系统的主电路仿真  47-50
    4.3.1 变换式主电路仿真  48
    4.3.2 变换装置仿真波形  48-49
    4.3.3 变换仿真结论  49-50
  4.4 本章小结  50-51
第5章高频励磁装置的驱动及控制电路设计  51-67
  5.1 驱动电路设计  51-57
    5.1.1 IR2110功能模块介绍  51-54
    5.1.2 半桥变换的PWM控制电路  54-56
    5.1.3 全桥逆变驱动电路  56
    5.1.4 外部保护电路  56-57
  5.2 控制电路的设计方案  57-64
    5.2.1 半桥变换的PWM控制电路  58-60
    5.2.2 全桥移相控制电路  60-64
  5.3 控制和驱动电源  64-66
  5.4 本章小结  66-67
第6章实验结果  67-71
  6.1 方案一的实验结果  67-68
  6.2 方案二的实验结果  68-70
  6.3 本章小结  70-71
第7章结论和展望  71-72
  7.1 结论  71
  7.2 进一步工作的方向  71-72
致谢  72-73
参考文献  73-77
附录  77-79
攻读学位期间的研究成果  79

混合磁极电动机高频感应无刷励磁系统的研究

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