主动补偿脉冲发电机的分析设计

发布时间：2018-11-16 13:47

【摘要】：补偿脉冲发电机是新型的脉冲功率电源,它的本质是同步发电机。它将惯性能量存储、机械能电能间的转换、脉冲形状成形等多个环节集中于一体,是固体激光器的理想脉冲功率电源。本文将以脉冲氙灯为负载,设计一台主动补偿脉冲发电机。研究了决定主动补偿脉冲发电机脉冲波形的参数;完成了主动补偿脉冲发电机的参数设计过程;并验证了其能够用作脉冲氙灯电源的合理性。本文首先引入常见的补偿形式的脉冲发电机,阐述了它们的工作原理和典型输出脉冲波形的形状。考虑到本课题脉冲氙灯对脉冲功率电源的要求,采用主动补偿脉冲发电机作为电源。其次,建立了在相坐标系下的主动补偿脉冲发电机的数学模型。此外还研究了脉冲氙灯的负载特性。接着对决定主动补偿脉冲发电机输出电流形状的参数进行分析,并总结了影响规律。然后,由主动补偿脉冲发电机的特殊构造,结合常规隐极同步发电机的设计过程,对电机的几何尺寸、槽型、槽数、绕组等参数进行设计。根据电磁场知识,对电机各绕组的自感和绕组间互感的表达式进行推导。再然后,利用有限元分析软件Ansoft建立了样机的仿真模型。对瞬态场下样机的电磁性能进行分析,提出了能够优化气隙磁密和空载感应电动势的大齿转子铁心结构。接着又对优化后的样机进行静态场的电感计算,与电磁理论推导出的电感数值做对比。最后,利用有限元分析和外电路联合仿真的方式对系统的性能进行评估。
[Abstract]:Compensation pulse generator is a new type of pulse power supply, its essence is synchronous generator. It integrates inertial energy storage, mechanical energy conversion, pulse shape shaping and so on. It is an ideal pulse power supply for solid-state lasers. In this paper, an active compensation pulse generator is designed under the load of pulsed xenon lamp. The parameters determining the pulse waveform of the active compensation pulse generator are studied, the parameter design process of the active compensation pulse generator is completed, and the reasonableness of its being used as the pulse xenon lamp power source is verified. In this paper, the common compensation forms of pulse generators are introduced, and their working principle and the shape of typical output pulse waveforms are described. Considering the demand of the pulsed xenon lamp for the pulse power supply, the active compensation pulse generator is used as the power supply. Secondly, the mathematical model of active compensation pulse generator in phase coordinate system is established. The load characteristics of pulsed xenon lamp are also studied. Then the parameters determining the output current shape of active compensation pulse generator are analyzed and the influence law is summarized. Then, according to the special construction of the active compensation pulse generator and the design process of the conventional hidden pole synchronous generator, the geometric dimensions, groove shape, slot number, winding and other parameters of the motor are designed. According to the knowledge of electromagnetic field, the expressions of self-inductance and mutual inductance between windings of motor are deduced. Then, the simulation model of the prototype is established by using finite element analysis software Ansoft. Based on the analysis of the electromagnetic properties of the prototype in transient field, the iron core structure of the large tooth rotor is proposed, which can optimize the air-gap magnetic density and no-load induction electromotive force. Then the static field inductance of the optimized prototype is calculated and compared with the inductance derived from electromagnetic theory. Finally, the performance of the system is evaluated by finite element analysis and external circuit simulation.
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM31

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本文编号：2335669