旋转整流器的换相过程分析.pdf

Vo1.35No.012015.01
电故木应用研究
旋转整流器的换相过程分析
孙硕,叶志浩,欧阳斌,胡安琪
(海军工程大学电气工程学院电力电子研究所,武汉430033)
摘要:阐述了无刷励磁发电机的旋转整流器在正常工况下的工作原理和换相过程,根据换相电抗和负载
电阻的关系将换相过程分类,并通过理论解析了旋转整流器在正常工况下的换相电流波形。通过仿真验证
了理论分析的正确性,为无刷励磁发电机系统的相关研究提供一定的理论依据。
关键词:旋转整流器换相过程换相电抗理论解析
中图分类号:TM76文献标识码:A
文章编号:1003,-4862(2015)01-0053-05
Analysis on the Commutation of the Rotating Rectifier
Sun Shuo, Ye Zhihao, Ouyang Bin, Hu Angi
( Research Institute of Power Electronic Technology, Naval University of Engineering, Wuhan 430033, hina
Abstract: The working principle and commatation of rotating rectifier are described. Particularly the input
current waveform expression of the normal operating mode is analyzes and the commutation of the rotating
rectifier is sorted by the relation between load resistance and commutation resistance. The theoretical
analysis which is verified by simulated results provides a theoretical basis for the research of rotating
rectifier
Keywords: rotating rectifier: commutation process,; commutation resistance, theoretical analysis
0引言
一定的理论依据,也难以保证研究的精确性啊。
本文在无刷励磁发电机稳态工作下,对旋转整流
无刷励磁发电机采用与主发电机同轴的旋转器在正常工况下的换相过程作详细的分类和分
电枢式励磁机励磁,励磁机电枢绕组产生的交流析,并通过仿真验证了理论分析的正确性,为旋
电流通过安装在同一转轴上的旋转整流器整流,转整流器的相关内容研究提供了重要的理论依
输出直流电流供给主发电机的励磁绕组实现主发据。
电机的励磁,构成了无刷励磁系统。旋转整流器
是无刷励磁发电机的重要组成部分,取代了传统1旋转整流器的工作模式
励磁机的集电环和电刷装置,提高了发电机的可
无刷励磁发电机励磁系统主要由励磁机和
靠性和运行效率。旋转整流器多为三相不控整流旋转整流器组成,主发电机的励磁绕组可等效为
器,它的工作特性主要体现在换相过程分析上高感性负载,旋转整流器的等效电路模型可简化
L1?。因为励磁机电枢绕组电阻和换相电抗存在,如图1所示?
使旋转整流器的换相过程的理论解析较为复杂,
现有的文献在涉及相关内容的研究中,如对旋转
整流器的故障诊断、对励磁控制的算法等,'对换
相过程少有详细的分析和计算,使相关研究缺少
交流励礎机
旋转整流器
主发电机
收稿日期:2014-08-16
基金项目:国家973项日(2013CB035601)。
图1旋转整流器等效电路模型
作者简介:孙硕(1990-),男,硕士生。研究方向:电
旋转整流器根据导通二极管个数,可以分为
力集成。
万方数据
船电故应用研究
Vo1.35No.012015.0
种不同的工作模式?,如图2:
阶段,整流器在每个工作阶段中都存在一次换相
运行模式和一次导通运行模式。换相过程的工作
阶段和导通二极管如表1所示。
2.2第二种类型:换相模式
增大第一类换相过程的换相电抗,则换相
重叠角也随之增大。当换相重叠角增大至=x/3
时,若仍无法完成换相,则换相过程会存在换相
延退角α,使初始换相过程延迟一定角度,当換
相延退角0≤x=x/3。与第一种类型的换相过程相比较,整流
器只存在换相模式,不存在导通模式。换相过程
中的导通二极管与第一种换相过程导通模式下的
二极管完全一样。
2.3第三种类型:换相模式艹短路模式
根据第二类的换相过程可知,若继续增大换
相电抗,直至在换相延迟角z=x/6仍没有完成
一次换相过程,旋转整流器进入短路运行模式工
作,直至换相结東后又立刻进入换相模式工作,
并如此反复。换相周期为27,换相过程的工作阶
段和导通二极管如表2所示。
3换相波形的理论解析
旋转整流器換相电抗x=(x+x)/2,式
中,x”励磁机为g轴的超瞬态电抗,x”为d轴
超瞬态电抗剧,换相电抗的大小直接影响旋转整
图2旋转整流器的种运行模式
流器的工作模式、换相重叠角B和换相延迟角a
1)导通运行模式:旋转整流器中有两只二极因为负载电抗远大于换相电抗,对旋转整流器的
管同时导通,交流侧处于通路状态
电路模型可做如下假设9
2)换相运行模式:旋转整流器中有三只:级
1)旋转整理器交流侧为理想三相对称交流电
管同时导通,交流側处于通路状态。
eA=√2ncos(a+ag)
3)短路运行模式:旋转整流器中有三只以上
的二级管子导通,交流侧处于三相短路状态。
压,表示为↓ea=v2cos(om+a-2/3)
ec=v2vcos(at+a+2x/3)
2旋转整流器换相过程分类
2)旋转整流器输出电流为直流电流
无刷励磁发电机运行时,励磁机的励磁绕组
3)旋转整流器在正常工况下工作,且发电机
和电枢绕组通过气隙磁场耦合产生换相电抗。换处于在稳态状态。
相电抗导致旋转整流器在换相过程中存在换相重
为便于求出不同类型的换相过程对应的换相
叠角θ,根据换相重叠角范围和旋转整流器的运电抗边界值,以第二种换过过程为例,解析求出
行模式,可以将换相过程分为三类?
换相电流表达式过程如下
2.1第一种类型:导通模式十换相模式
根据图1,由分析可知换相重叠角为
交流侧的換相电抗较小时,換相重登角=x/3,換相延迟角0≤a≤x16,在0=[0.x/3
0<≤x/3?旋转整流器一个工作周期为2x?在内,当=0时,D1,D2,D6处于导通状态,
一个工作周期内可以分解为六个性质相同的T作
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