多相变极感应电机电磁性能的仿真研究

发布时间：2017-10-10 05:22

  本文关键词：多相变极感应电机电磁性能的仿真研究

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【摘要】：多相感应电机具有在低电压下容易实现大功率、相冗余性、多控制自由度以及转矩脉动小等优点,多相电子变极感应电机是将多相感应电机与绕组的电子变极技术的有机结合,不仅有多相电机的诸多优点,而且还能够在不停电情况下实现宽广调速范围,使其更加适合应用于船舶驱动系统、列车电力牵引、以及电动汽车驱动系统等。本文对多相电子变极感应电机的结构、定子绕组构成及不同运行状态下电机的电磁性能进行了仿真研究。首先,利用空间解耦的方法,对多相感应电机的数学模型进行了分析。分析了多相感应电机在自然基和谐波基下的数学模型,证明了电机磁场是由绕组结构和电机激励共同决定这一物理本质,分析了多相电机的多控制自由度及其能利用电子变极实现调速运行。其次,以一台30kW的多相电子变极感应电机为研究对象,分析设计了此电机的绕组构成,对多相电子变极感应电机在五种极、相(48相2极、24相4极、16相6极、12相8极、以及8极12相)运行下定子绕组电流的分布进行研究,实现了该电机绕组的电子变极。并利用绕组函数理论,分析了多相电子变极感应电机的时空谐波分布,研究了多相电子变极感应电机的时空谐波对该电机性能的影响。最后,利用Maxwell软件建立多相电子变极感应电机的2D有限元仿真模型,计算并比较分析了在基波电流源激励时,电机运行于五种极、相情况下的磁密特性、转矩特性以及效率特性。然后,采用在电机激励中注入三次时间谐波的方法,以进一步提高电机的转矩密度与功率密度。
【关键词】：多相感应电机 数学模型 变极 谐波分析 有限元分析
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM346
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-23
• 1.1 多相感应电机的概述11-13
• 1.1.1 多相感应电机系统及特点11-12
• 1.1.2 多相感应电机国内外发展状况12
• 1.1.3 多相感应电机电子变极技术国内外发展状况12-13
• 1.2 多相电子变极感应电机的概述13-16
• 1.2.1 多相感应电机建模概述13-14
• 1.2.2 PWM调制技术14-15
• 1.2.3 多相感应电机谐波利用15
• 1.2.4 多相电子变极感应电机15-16
• 1.3 电磁场分析理论基础及方法16-19
• 1.3.1 电机的瞬态电磁场理论16-18
• 1.3.2 二维有限元计算方法18-19
• 1.4 本文主要研究内容19-23
• 2 多相感应电机的数学模型23-31
• 2.1 多相感应电机自然基下的数学模型23-25
• 2.2 多相感应电机谐波基下的数学模型25-29
• 2.3 多相感应电机多控制自由度分析29
• 2.4 本章小结29-31
• 3 多相电子变极感应电机绕组分布及其谐波分析31-47
• 3.1 多相电子变极感应电机相数定义31-32
• 3.2 多相电子变极感应电机时空谐波分析32-36
• 3.3 PWM逆变电路电源谐波分析36-40
• 3.4 多相电子变极感应电机绕组分布及其谐波分析40-45
• 3.5 本章小结45-47
• 4 多相电子变极感应电机运行性能的有限元分析47-57
• 4.1 磁密分析47-51
• 4.2 转矩分析51-53
• 4.3 效率分析53-56
• 4.4 本章小结56-57
• 5 多相电子变极感应电机注入三次时间谐波运行性能的有限元分析57-65
• 5.1 磁密分析57-60
• 5.2 转矩分析60-61
• 5.3 效率分析61-63
• 5.4 本章小结63-65
• 6 总结与展望65-67
• 6.1 总结65-66
• 6.2 展望66-67
• 参考文献67-71
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果71-75
• 学位论文数据集75

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本文编号：1004574