【摘 要】
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无刷双馈电机（Brushless Doubly-Fed Machine,BDFM）取消了电刷和滑环,其应用系统具有可靠性高、变频器容量小及成本低等优点,在变频调速驱动领域和变速恒频发电领域具有广阔的应用前景。然而BDFM结构特殊、运行机理复杂、运行模式多样,致使其现有能量传递关系理论分析还不全面,甚至存在理论分析与实验现象矛盾的情况,且其内部损耗与发热的变化规律也未被完全揭示。为此,本文采用理论分
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无刷双馈电机（Brushless Doubly-Fed Machine,BDFM）取消了电刷和滑环,其应用系统具有可靠性高、变频器容量小及成本低等优点,在变频调速驱动领域和变速恒频发电领域具有广阔的应用前景。然而BDFM结构特殊、运行机理复杂、运行模式多样,致使其现有能量传递关系理论分析还不全面,甚至存在理论分析与实验现象矛盾的情况,且其内部损耗与发热的变化规律也未被完全揭示。为此,本文采用理论分析、有限元仿真与样机实验相结合的方法,对BDFM能量传递关系与损耗发热规律开展深入研究。首先,针对BDFM现有能量传递关系理论与某些实验现象存在矛盾的问题,在充分考虑各种损耗的前提下,对其能量传递关系进行了更加全面、深入的分析;其次,针对BDFM损耗与发热的变化规律未被全面揭示的问题,以1台现有的混联式笼型转子BDFM样机为研究对象,建立了二维非线性时变电磁场模型及考虑空间谐波、时间谐波、交变磁化、旋转磁化影响的谐波损耗模型,利用有限元法对样机电磁场进行了分析计算,并根据所建立的损耗模型计算了样机的谐波铜耗与谐波铁耗,估算了样机的机械损耗与杂散损耗;在此基础上,分析并建立了样机三维各向异性稳态温度场模型,并通过有限元法分析计算了样机的温度分布,进一步归纳得出了样机在不同因素影响下的损耗与发热规律;最后,通过样机实验,验证了所提出的BDFM能量传递关系以及电磁场、温度场模型及其计算结果的正确性。结果表明,本文所提出的能量传递关系理论分析方法,能够很好的解释现有理论与实验现象矛盾的原因;样机的损耗与发热规律表明,随着控制绕组电压升高,控制绕组铜耗、转子铜耗、总损耗及最高温度都迅速增大,随着转子转速逐渐低于自然同步速,总损耗与最高温度也逐渐增大,相对于双馈异步和双馈同步运行模式,双馈超同步与双馈亚同步运行模式下的总损耗与最高温度更大。本文的研究结果将丰富和完善BDFM现有能量传递关系理论体系并揭示其损耗发热在不同因素影响下的变化规律。
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