提高開(kāi)關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)輸出功率的措施
鄧秋玲1，黃守道2，肖鋒1
(1湖南工程學(xué)院，湖南湘潭41110I；2.湖南大學(xué)，湖南長(zhǎng)沙410082)
摘要：根據(jù)開(kāi)關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)(SRG)的發(fā)電原理，介紹了提高SRG輸出功率的兩種方法，重點(diǎn)介紹了一種新的開(kāi)關(guān)策略，并對(duì)SRG在各種可能的開(kāi)關(guān)角下進(jìn)行了仿真。仿真結(jié)果表明：采用新的開(kāi)關(guān)策略，適當(dāng)選擇開(kāi)關(guān)角可以提高SRG的輸出功率。
關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)；開(kāi)關(guān)策略；輸出功率
中圖分類號(hào)：TM352 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7018(2008)04-0009-03
O引 言
根據(jù)陸地、海洋以及航空中對(duì)用電需要的日益增加，研制高效、故障容錯(cuò)和高密度發(fā)電機(jī)組已成為主要的目標(biāo)。由于開(kāi)關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)(以下簡(jiǎn)稱SRG)采用了新穎的發(fā)電原理和靈活的控制方式，具有常規(guī)發(fā)電機(jī)所不具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，如發(fā)電品質(zhì)好、系統(tǒng)堅(jiān)固、功率密度高、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，由于它不采用永磁材料，在結(jié)構(gòu)上沒(méi)有易產(chǎn)生故障的轉(zhuǎn)子繞組，其熱損耗大部分集中在定子上，易于冷卻，適合在惡劣的環(huán)境下工作。因此，無(wú)論在民用還是航空領(lǐng)域，開(kāi)關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)都具有較高的實(shí)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。
研究發(fā)電機(jī)控制策略的主要目標(biāo)之一是提高發(fā)電機(jī)組的功率密度，增加發(fā)出的電功率與勵(lì)磁功率的比值，是增大SRG產(chǎn)率的一個(gè)措施，除了能降低直流側(cè)電容器的體積外，重要的是它能緩和直流側(cè)的電流脈動(dòng)。
1開(kāi)關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)的工作原理
SRG驅(qū)動(dòng)變換器應(yīng)能在一個(gè)周期內(nèi)完成為相繞組勵(lì)磁，回饋電功率，使繞組退磁。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，傳統(tǒng)的變換器電路結(jié)構(gòu)為半橋逆變器，一相電路圖如圖l所示。
SRG一相電壓方程為：
式中：Uj、ij，分別為j相電壓和，相電流，Rj，為j相繞組電阻，Ψj表示由電流ij產(chǎn)生的j相磁鏈，t是時(shí)間。由于結(jié)構(gòu)的雙凸極性和鐵心的磁飽和，相電感Lj是電流和位置的函數(shù)。假定相間無(wú)磁的耦合，根據(jù)磁鏈的定義可得到：
1．1 SRG能量轉(zhuǎn)換過(guò)程
典型的發(fā)電運(yùn)行控制及相電流波形如圖2所示。定子齒極軸線與轉(zhuǎn)子槽軸線重合時(shí)θ=0，此時(shí)相電感最�。欢ㄗ育X極軸線與轉(zhuǎn)子齒極軸線重合時(shí)θ=θm，此時(shí)相電感****。主開(kāi)關(guān)的開(kāi)通角和關(guān)斷角分別為θon和θoff。
從圖2可以看出，相電流可分為兩個(gè)階段：θon～θoff為第一階段，電源經(jīng)過(guò)主開(kāi)關(guān)對(duì)繞組供電，電機(jī)吸收電能，稱為“勵(lì)磁階段”。根據(jù)圖l，可以導(dǎo)出這一階段的電流狀態(tài)方程：
勵(lì)磁階段電流從零開(kāi)始增加，在θoff處相電流為ic。θoff～θc為第二階段，主開(kāi)關(guān)s1、s2都關(guān)斷。此為續(xù)流發(fā)電階段，電流循續(xù)流二極管向電源回饋，此階段的電流狀態(tài)方程為：
1．2開(kāi)關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)的發(fā)電條件
根據(jù)式(5)可知：若運(yùn)動(dòng)電勢(shì)  那么相電流在i c的基礎(chǔ)上將繼續(xù)增大，而在一 |
