單相圓筒開關(guān)磁阻直線發(fā)電機(jī)研究.pdf

1、本文首先介紹了國內(nèi)外波浪能發(fā)電的發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀，敘述了波浪能的優(yōu)點及應(yīng)用前景。依據(jù)波浪能發(fā)電的特點，對適用于波浪能發(fā)電的幾種直線電機(jī)進(jìn)行對比分析。在此基礎(chǔ)上，總結(jié)了圓筒開關(guān)磁阻直線電機(jī)適用于波浪能發(fā)電的特點及優(yōu)勢，介紹了圓筒開關(guān)磁阻直線電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理，以適用于低速直驅(qū)海浪發(fā)電系統(tǒng)為應(yīng)用背景，敘述了波浪能直驅(qū)式發(fā)電系統(tǒng)的運行原理。以一臺單相圓筒開關(guān)磁阻直線電機(jī)為研究對象，根據(jù)電機(jī)的幾何尺寸及相關(guān)參數(shù)，在有限元電磁場分析軟件F

2、lux平臺上，分別建立了該電機(jī)的二維和三維有限元電磁場仿真模型，并分別進(jìn)行有限元靜態(tài)電磁場和動態(tài)電磁場仿真分析。通過電機(jī)有限元靜態(tài)電磁場仿真計算，得到了電機(jī)的磁場分布、磁鏈-位置-電流特性及靜態(tài)電磁力等相關(guān)靜態(tài)特性，并分別對二維、三維有限元靜態(tài)電磁場仿真結(jié)果進(jìn)行分析。在有限元動態(tài)電磁場仿真平臺上，建立了該電機(jī)的發(fā)電模型，通過仿真計算，得到了電機(jī)繞組的磁鏈、電壓和電流波形及輸出端電壓變化曲線，并對仿真結(jié)果進(jìn)行了分析。
　　在Matl

3、ab/Simulink仿真平臺上，將電機(jī)二維和三維有限元靜態(tài)電磁場仿真計算得到的磁鏈數(shù)據(jù)分別導(dǎo)入到查找表中，搭建了單相圓筒開關(guān)磁阻直線電機(jī)發(fā)電系統(tǒng)仿真模型。采用電流斬波控制，對電機(jī)分別進(jìn)行了兩種電流斬波限和五種動子運動頻率的發(fā)電系統(tǒng)仿真，得到了發(fā)電系統(tǒng)的輸出端電壓及繞組相電流波形，并進(jìn)行了分析。
　　在樣機(jī)硬件實驗平臺上，分別進(jìn)行了單相圓筒開關(guān)磁阻樣機(jī)的靜態(tài)電磁力測試和發(fā)電系統(tǒng)實驗驗證。通過樣機(jī)靜態(tài)電磁力測試，得到了樣機(jī)不同電流下

4、的靜態(tài)電磁力隨動子位置的變化曲線，并分別與該樣機(jī)的二維、三維有限元靜態(tài)電磁場仿真結(jié)果進(jìn)行了對比分析，結(jié)果表明，該樣機(jī)的有限元電磁場仿真模型是有效的，且三維有限元電磁場仿真模型的精確度更高。通過發(fā)電系統(tǒng)實驗，得到了發(fā)電系統(tǒng)輸出端電壓和繞組相電流波形。為了提高該單相電機(jī)的發(fā)電性能，從電機(jī)本體結(jié)構(gòu)角度出發(fā)，對電機(jī)結(jié)構(gòu)做出進(jìn)一步的改進(jìn)，給出了其改進(jìn)前后的電機(jī)性能對比分析。最后，對全文工作進(jìn)行了總結(jié)，給出了進(jìn)一步工作的設(shè)想。
　　該論文有圖