混合励磁永磁同步发电机等效磁路分析研究

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第4 4O￣卷 2

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混合励磁永磁同步发电机等效磁路分析研究朱诗顺。春宝。杨李建文，朱道伟天津军事交通学院，天津(0 11 306 )摘要混合励磁永磁同步发电机 ( E M) H S是在永磁同步发电机的基础上，电机的定子或在

转子上加入电励磁绕组以调节电机主磁通的新型发电机。先对混合励磁永磁同步发电机的工作原理进行了详细分析，电机较为复杂的磁路进行了等效简化。并对 关键词混合励磁；同步发电机；等效磁路；研究中图分类号 T 3 3文献标识码 A文章编号 10 -2 1 20 )40 0 -4 M 1 087 8 (0 9 0 - 8 0 0

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0引言 稀土永磁同步发电机取消了励磁绕组具有结构简单、运行可靠、体积小、质量轻、损耗小、效率高、功率密度大、电机的形状和尺寸可以灵活多样等显著优点。虽然永磁同步发电机具有上述诸多优点和广泛的应用前景，但从目前的实际应用情况来看，它的应用仍有一定的局限，不能应用在大转速变化范围的领域，其主要原因是电压调整率问题。永磁同步发电机采用永磁体励磁，采用从外部调节发电机的磁场方法来调节电压变得极为困难。目前，主要采用大功率可控器件对发电机的输出进行整流和逆变来实现稳压。此种方法虽然精度较高，但输出电压波形较差，而且系统复杂，可靠性降低，同时成本增加太多。励磁磁场不可调已经成为限制永磁发电机应用和推广的瓶颈。

立发电系统的研究日益深人，混合励磁永磁同步发电机也得到了越来越多的重视，成为新的研究热点之一。

1主要结构及工作原理 11主要结构 .混合励磁发电机是在原永磁同步发电机的基础上一种结构的改良，它既具有永磁体，又具有电励磁系统。它的气隙磁场由两部分激励产生，一一

部分由永磁体建立，是气隙磁场的主要部分；另部分是由励磁绕组的电流来激励产生，起调节

磁场的作用。图 1 a所示为一种典型的混合励 ()磁永磁同步发电机结构。发电机的定子由定子绕组和定子铁心、定子

背轭组成，定子铁心被直流环形励磁绕组分成两

部分：一部分为 N极侧铁心，一部分为 s侧铁极心，定子背轭把 N极侧铁心和 S极侧铁心在机械上和磁场上连接起来。

混合励磁永磁同步发电机 ( E M) H S与传统的电励磁同步电机以及永磁同步电机结构不同， 它既有永磁体又有励磁绕组，两个磁势源同时存在，既集成了电励磁同步电机调磁方便且调磁容

相应地，发电机的转子也分为两个部分：一部分为 N极永磁体和铁心极交错排列，一部分为 s 极永磁体和铁心极交错排列；且两部分间的永磁体也相互错开，图 1 b所示，如 ()在转子的磁极和

量小和永磁同步电机效率高、转矩/质量比大等优

点，又克服了永磁同步电机磁场调节难的缺陷，有转轴之间有转子背轭把两个极在机械上和磁场上较大的推广应用价值。近年来，人们对节能和独相互连接起来。 J8

第卷总1 (P s

N R FLTC A I)第4 (篙 ) 4善4 4第9 4蓁期 E LI— 0 E R CN X OO O x oo P oE C I HE S M直流励磁绕组定子背轭心

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电势没有相差，交轴电枢反应电势也没有相差，它们在数量上是代数相加的关系，以绕组总的交所直轴电枢反应电抗分别是两部分电枢反应电抗的代数和。不计饱和时，并列结构混合励磁同步发电机的电压平衡方程，有E=U+j 0= +

+lX j+,R+ 1 ( ) q ( 1 j ) 2() 3

() a混合励磁电机的轴向剖面图转子背轭

Xq哪 a=X+

() 4

式中，

电枢一相绕组的端电压；和 L电枢 一

电流的直轴分量和交轴分量；电枢绕组电阻；尺一N极 S 极。一一

() b混合励磁电机的转子结构图图 1混合励磁永磁发电机的结构示意图

定子漏电抗； u X一总直轴电枢反应电抗； 总交轴电枢反应电抗；和 _永磁发 一

12工作原理 .

电机部分的直轴和交轴电枢反应电抗；和 电励磁发电机部分的直轴和交轴电枢反应。

混合励磁永磁同步发电机由永磁体和励磁绕

电抗。

.,组共同产生磁动势，两者并联提供的工作磁通在 14励磁电流，与负载电流五的关系励磁电流，与负载电流的关系即为 H S r EM气隙中合成。通过调整两部分转子的结构，使得它的定义和电励磁同步发电机调节两部分转子磁极的轴线重合，可以做到两部分定的调节特性，子绕组产生的感应电动势同相位，即空载时由永磁磁动势和电励磁磁动势分别产生的两部分定子绕组感应电动势没有相差，在数量上是代数相加的关系 …… 此处隐藏：4037字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……