無刷雙饋電機(jī)的諧波磁場分析.pdf

1、無刷雙饋電機(jī)(BrushlessDoubly-fedMachine，BDFM)是由兩套不同極對數(shù)的定子繞組和一種特殊轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)構(gòu)成的電機(jī)。這種電機(jī)可以運(yùn)行于不同模式，兼有異步電機(jī)和同步電機(jī)的特點(diǎn)。穩(wěn)定運(yùn)行時，控制繞組傳遞的能量較小且沒有感應(yīng)電機(jī)的碳刷與滑環(huán)，因此具有可靠性高、功率因數(shù)可調(diào)、變頻器容量小、成本低等優(yōu)點(diǎn)，適用于交流調(diào)速驅(qū)動和變速恒頻發(fā)電領(lǐng)域，特別是對系統(tǒng)可靠性要求較高的海上風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。但是由于其“諧波含量大”，一直制約著它的

2、大規(guī)模商業(yè)化進(jìn)程。本文正是針對無刷雙饋電機(jī)的問題，采用繞組函數(shù)法分析諧波磁場，并通過轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計來抑制諧波，提高電機(jī)的性能。
　　論文以類鼠籠型無刷雙饋電機(jī)為對象，首先分析了其工作原理，對運(yùn)行模式進(jìn)行了詳細(xì)的說明，并且指出在同步運(yùn)行狀態(tài)下應(yīng)避免功率繞組的同步轉(zhuǎn)速工作點(diǎn)?；谵D(zhuǎn)子速dq坐標(biāo)軸系統(tǒng)模型，進(jìn)行了BDFM的Matlab模型仿真，說明了無刷雙饋電機(jī)具有很好的異步啟動、同步運(yùn)行、亞同步運(yùn)行、超同步運(yùn)行性能?；跓o刷雙饋電

3、機(jī)的原理，介紹了其電磁設(shè)計過程與思路，包括定子(啊)對數(shù)的配合問題和定轉(zhuǎn)子繞組的設(shè)計。并采用繞組函數(shù)法和磁路耦合法計算電機(jī)參數(shù)。
　　針對無刷雙饋電機(jī)特有的諧波含量大的問題，本文采用繞組函數(shù)的分析方法，對定子獨(dú)立勵磁產(chǎn)生的諧波磁場和轉(zhuǎn)子調(diào)制產(chǎn)生的齒諧波磁場進(jìn)行了細(xì)致的分析。理論研究表明，諧波磁密的幅值不僅與諧波次數(shù)成反比，而且與繞組函數(shù)系數(shù)密切相關(guān)，這為提升電機(jī)有用諧波（氣隙磁場中與定子兩套繞組極對數(shù)對應(yīng)的磁場）和抑制無用諧波（與

4、兩套定子繞組間能量轉(zhuǎn)換無關(guān)的諧波）提供了直接、可靠的依據(jù)，對電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計具有指導(dǎo)性意義。
　　基于以上的分析和設(shè)計方法，結(jié)合其結(jié)論，以一臺定子兩套繞組采用3/1對極的無刷雙饋電機(jī)為例，進(jìn)行電機(jī)設(shè)計，定子兩套繞組分別采用雙層繞組，并分析轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的不同分布對氣隙諧波磁場的影響，從而通過對其的優(yōu)化設(shè)計，達(dá)到抑制諧波的目的。最后，通過Ansoft有限元分析對設(shè)計模型的驗證，與理論分析相一致，并且得到轉(zhuǎn)子導(dǎo)條分布的優(yōu)化結(jié)果——相比