《无刷双馈电机结构设计分析（全套图纸）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无刷双馈电机结构设计分析（全套图纸）（96页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘 要无刷双馈电机是一种新型感应电机，同步也是具有同步电机和异步电机特点的交流调速电机，有着简朴牢固的无刷构造、可回馈使用的转差功率、可调节的功率因素、小容量的调速控制装置以及多种运营模式等特点，深受国内外研究者的注重。在本文中一方面，通过对无刷双馈电机的发展历史、研究现状和应用前景的理解，结合国内、外有关文献，对无刷双馈电机的基本理论进行了研究。得到了无刷双馈电机的转速公式及定子绕组中功率绕组和控制绕组各自电磁功率与电源频率的关系。另一方面，对无刷双馈电机的构造进行了分析。针对此类电机定子由功率绕组和控制绕组两套绕组构成，提出了单绕组和双绕组两种绕组形式，并对这两种绕组各自的特点加以分析，特
2、别又对单绕组的构造特进行了剖析。再次，如上所述，在基本的参数条件下进行计算，从设计功率入手，对电机尺寸、齿槽等进行了计算，最后得到了一种无刷双馈电机的基本参数。这些参数是根据异步电动机设计手册计算的，特别是某些数据是根据经验公式选用的数值，最后得到这些数据。核心词：无刷双馈电机 ； 参数 ； 构造分析ABSTRACTBrushless double一fed machine is a new type of induction machine that can operate in both asynchronous and the synchronous mode. It has the ro
3、bust mechanical characteristics together with controllable speed and power factor，a relatively low rating power converter. These benefits attract more and more researchers attention. A comprehensive research on the BDFM with cage rotor is developed，its structure characteristics and principals are di
4、scussed.In this paper, firstly, through the understanding of the development history, actually researching and appliance foreground, combining with the literature of in and out country, the basic theory of BDFM is studied. The theory of adjustable speed with constant frequency of BDFM is analyzed th
5、rough power view, and the rotate speed formula and the relationship between electromagnetism power and the power supply frequency of power winding and controls winding of BDFMs stator are obtained.Secondly, the configuration of BDFM is analyzed. Because the BDFM is composed with power winding and co
6、ntrol winding of stator, two winding modes are given, the one is single winging and the other one is double winding. Then the characteristics of these two kinds of windings are analyzed and the configuration of single winding is analyzed especially.Again, as mentioned above, in the basic parameters
7、calculated from design, the motor power, size, scallop, calculation, finally got a brushless doubly-fed basic parameters. These parameters are calculated according to the asynchronous motor design manuals, especially some data are selected according to the empirical formula of the numerical, finally
8、 obtained the data.KEY WORDS：Brushless Double-Fed ；Machine Parameter Calculating ；structural analysis目 录第一章 绪论11.1 引言11.2 无刷双馈电机的历史发展21.3无刷双馈电机的研究发呈现状31.4无刷双馈电机的应用前景51.5无刷双馈电机研究目的和意义61.6本论文所做的工作8第二章 无刷双馈电机的基本原理102.1 无刷双馈电机的构造102.2无刷双馈电机的构造特性122.2.1定子构造的构造特性122.1.1.1单绕组构造132.1.1.2双绕组构造142.2.2转子构造15第三
9、章 无刷双馈电机的设计183.1 基本参数183.2无刷双馈电机的设计183.2.1 重要尺寸的计算183.2.2铁心设计213.2.3绕组设计223.2.3.1定子绕组节距选择223.2.4电流密度J1的选择及线规、并绕根数和并联之路数的拟定243.2.5 定子槽设计263.2.6转子槽及尺寸29第四章 无刷双馈电机的运营334.1运营方式334.1.1异步运营方式334.1.2同步运营方式344.1.3双馈运营方式354.1.4发电机运营方式354.2无刷双馈电机双馈调速的两种工况36附录38参数数据表38参照文献42翻译部分45英文原文45中文译文61致 谢75第一章 绪论1.1 引言无
10、刷双馈电机(Brushless Doubly-Fed Machine，简写为BDFM)是一种构造简朴、结实可靠、异同步通用的电机，可在无刷状况下实现双馈。它具有功率因数可调、高效率的特点，可应用于调速系统和变速恒频发电系统中。它可以在无刷的状况下实现双馈运营，速度及功率因数的调节，且通过变频器的功率仅为转差功率，大大减少了变频器的容量，从而减少了调速系统的成本，减小了对电网的污染，因此它在不久的将来，在大容量交流变速传动系统和变速恒频恒压的风力、水力发电系统中获得广泛应用。无刷双馈电机是一种新型感应电机，同步也是具有同步电机和异步电机特点的交流调速电机，有着简朴牢固的无刷构造、可回馈使用的转差
11、功率、可调节的功率因素、小容量的调速控制装置以及多种运营模式等特点，深受国内外研究者的注重。无刷双馈电机具有绕线式转子感应电机和同步电机的优良特性，既可以作为交流调速电动机，又可作为变速恒频发电机。由于电机自身采用特殊的转子构造，取消了滑环和电刷，调速系统的构造变化后，系统运营的可靠性提高，具有明显的优于老式交流调速系统的技术经济指标。因此，它在交流调速驱动中有广泛的应用前景。同步该系统还可以实现变速恒频恒压发电， 大范畴地调节无功功率，改善电网地功率因素。图1-1 极连式无刷双馈电机示意图国外对BDFM的研究已从对电机构造的改善阶段，发展到通过建立比较精的确用的数学模型，找到适于BDFM的控
12、制措施，从而使BDFM实用化的阶段。而国内研究工作还仅限于实验室研究，还没有研制出实用化的样机，因此有必要对其进行进一步研究。1.2 无刷双馈电机的历史发展近年来，人们在交流电机无刷化和通用化方面做了大量的研究工作，将两台绕线转子电机同轴连接的串极运营方式是实现感应电机无刷化的一种有效途径。然而这需要两台电机，不仅成本较高，并且安装使用不够以便。无刷双馈电机是由串极感应电机发展而来。串级感应电机是将两台绕线式感应电机同轴串级连接而获得的一种运营方式。这种措施一方面在1893年由美国的Steinmeiz和德国的Gorges所发现。由于采用这种措施可以获得低速运营，因此曾引起人们广泛的注意。为了减
13、少成本和提高运营性能，曾经有几次发展单一机组串级电机的尝试，其中奉献最大的是Hunt。Hunt电机具有一套转子绕组和一套具有不同极数的定子绕组，并且具有一种共同的磁路。它可以在电阻控制的方式下获得高启动转矩和速度控制，实现了无刷化。后来Greedy对这种电机进行了进一步的改善，为之设计了精致的定转子绕组。但是由于定转子绕组极数配合及绕组设计上的种种限制，该电机未能进入实用。直到70年代，Broadway等对Hunt电机进行了较大改善，简化了转子绕组，并使定转子绕组极数配合的范畴进一步扩大，将自串级无刷感应电机理论向前推动了一大步。后来Broadway又将相调制理论应用到极变换绕组中，从而使定子
14、绕组对称化，简化了定子绕组，使之可以通过对一般双层绕组通过合适的连接来得到，这为BDFM电机进入实用铺平了道路。到了80年代中期，Heyne和EI-Antably在自串级电机的基本上设计制造了一台8 + 4极的样机，获得了较高的性能指标。80年代末90年代初，无刷双馈电机动态数学模型和两轴数学模型的建立，为BDFM的动态仿真和控制性能的优化提供了坚实的基本。多种控制措施被应用于BDFM，如标量控制、磁场定向控制、直接转矩控制、模型参数自适应控制等等。而电力电子器件和微解决器的发展，如IGBT, 8XC 196, DSP等，又进一步增进了BDFM的发展。目前，国外都在研究及开发无刷双馈电机调速系
15、统，在美国、德国、俄罗斯等国己有成功经验，效果较好，并己在工业电力传动和恒频恒压发电领域应用。近十近年来，德国、俄罗斯、法国等先进工业国家对双馈电机进行了广泛的研究，在工业领域得到广泛应用，在某些应用领域显示出独特的技术优势。例如俄罗斯哈尔科夫公司系列化生产的315-kW双馈电机调速传动系统，广泛应用火电站及其她部门的多种交流调速传动装置中(如电厂送风机、吸风机、泵等)。法国Alsthom公司生产的双馈电机调速传动系统，其容量从250kW至数千千瓦，重要用于泵与风机调速。与此同步，对无刷双馈电机的研究也在不断的进行中，这其中尤以美国Wisconsin大学、Ohio州立大学、Oregon州立大学等高等院校和科研机构的研究最为突出。研究已从对电机构造的改善阶段，发展到通过建立比较精的确用的数学模型，寻找适于无刷双馈电机的控制措施。虽然她们对该种电机的运营原理、分析措施和分析手段以及特性仿真等方面做了许多研究工作，但是无刷双馈电机的研制水平却略显滞后。1.3无刷双馈电机的研究发呈现状在近三十几年的时间中，美国Wisconsin大学、Ohio州立大学、Oregon州立大学等高等学校和科研机构对无刷双馈电机进行了较为系统和进一步的研究，其中，Ohio州立大学对该种电机的研究还曾获得了1991年度美国国家自然科学基金的资助；Oregon州立大
