一體化儲能脈沖發(fā)電機控制方法與實驗研究.pdf

1、儲能脈沖發(fā)電機型電源是脈沖功率電源具有潛力的發(fā)展方向之一。在強電磁脈沖功率電源系統(tǒng)中，如何實現(xiàn)高可靠性、高效率、高功率密度的儲能，一直備受國內(nèi)外研究學者的關注。本文在比較多種能量存儲技術后，采用原理簡單、易于控制的旋轉(zhuǎn)飛輪儲能技術。同性極感應子電機的轉(zhuǎn)子為實心結(jié)構(gòu)，機械強度高、適合高速運行，電機的效率和功率密度高，因此選擇其作為旋轉(zhuǎn)飛輪儲能系統(tǒng)用電機。旋轉(zhuǎn)飛輪儲能脈沖發(fā)電機型電源系統(tǒng)通常需要原動機將脈沖發(fā)電機拖動到設定轉(zhuǎn)速，然后進行脈沖

2、放電。這使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，系統(tǒng)整體的儲能密度、功率密度及可靠性會降低。為了解決這個問題，本文研究了將同性極感應子電機作為電動、發(fā)電一體化儲能脈沖發(fā)電機。
　　本文首先以感應子儲能脈沖發(fā)電機作為研究對象，分析了該類型電機的基本結(jié)構(gòu)和運行機理，建立了感應子儲能脈沖電機的數(shù)學模型，給出了該電機電感參數(shù)的解析計算方法。在深入分析感應子儲能脈沖電機工作原理和結(jié)構(gòu)特點的基礎上，采用三維有限元分析法對感應子電機內(nèi)的磁場分布進行了仿真和計算，根據(jù)

3、計算結(jié)果獲得電機在不同勵磁電流下的每極磁通和磁密大小。在仿真和計算感應子電機三維有限元模型磁場的基礎上，提出了兩種感應子儲能脈沖電機的二維有限元簡化等效模型，并分析了二維簡化電機模型的氣隙磁密、磁鏈和磁場分布，驗證了此二維有限元等效模型簡化的正確性。經(jīng)過對該感應子電機三維有限元模型分析以及二維等效有限元仿真模型的研究發(fā)現(xiàn)，該電機本質(zhì)上是一種與凸極同步發(fā)電機類似的同步電機，其復雜的三維磁路結(jié)構(gòu)也可以采用凸極同步發(fā)電機二維磁場的分析方法進行

4、分析。本文根據(jù)等效的簡化電機模型研究了同極性感應子電機電動運行的控制方法，并結(jié)合感應子儲能脈沖電機數(shù)學模型，在Simulink平臺下建立了該電機驅(qū)動控制系統(tǒng)的仿真模型，完成了驅(qū)動控制系統(tǒng)的仿真分析和結(jié)果驗證。最后，介紹了感應子儲能脈沖電機驅(qū)動系統(tǒng)原理和結(jié)構(gòu)，并研究分析了整套驅(qū)動控制系統(tǒng)軟件和硬件的設計，完成了驅(qū)動控制系統(tǒng)的實驗驗證。實驗結(jié)果表明，該控制策略具有驅(qū)動感應子電機的能力，實現(xiàn)了感應子儲能脈沖發(fā)電機實現(xiàn)一體化控制，使得整個儲能脈