諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)比較與分析

夏永洪，楊玉文，徐波，劉俊波

(南昌大學(xué) 信息工程學(xué)院，江西 南昌 330031)

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諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)比較與分析

夏永洪，楊玉文，徐波，劉俊波

(南昌大學(xué) 信息工程學(xué)院，江西 南昌 330031)

為了解決現(xiàn)有一些混合勵(lì)磁永磁電機(jī)的無刷化問題，將諧波勵(lì)磁應(yīng)用于混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)中，提出兩種諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)。分別介紹這兩種諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)及其工作原理，從諧波電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的根源和途徑、諧波繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的能力、運(yùn)行效率、繞組用銅量，以及調(diào)節(jié)方便性等5個(gè)方面，針對(duì)這兩種諧波勵(lì)磁方式進(jìn)行詳細(xì)的比較和分析。分析結(jié)果表明，齒諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)具有較明顯的優(yōu)勢(shì)。最后，研制了一臺(tái)齒諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，齒諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)具有較寬的氣隙磁場(chǎng)調(diào)節(jié)能力和較高的運(yùn)行效率。

諧波勵(lì)磁；混合勵(lì)磁；永磁電機(jī)；同步發(fā)電機(jī)；齒諧波

0　引　言

混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的基本思路是利用電勵(lì)磁發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流可調(diào)的優(yōu)點(diǎn)，解決永磁電機(jī)氣隙磁場(chǎng)難以調(diào)節(jié)的問題[1-2]。經(jīng)過國(guó)內(nèi)外學(xué)者的多年研究，提出了許多混合勵(lì)磁永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)[3-6]，其中有一類混合勵(lì)磁同步電機(jī)[7-8]，如圖1所示，其定子與普通交流電機(jī)相同，僅有一套電樞繞組，轉(zhuǎn)子是在傳統(tǒng)永磁同步電機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，將其中的部分永磁體用電勵(lì)磁繞組替代。該類混合勵(lì)磁永磁同步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、寬范圍的氣隙磁場(chǎng)調(diào)節(jié)能力、磁路與普通交流電機(jī)相同，不存在軸向磁路和附加氣隙，以及高效率和高功率密度等優(yōu)點(diǎn)；然而，由于勵(lì)磁繞組在轉(zhuǎn)子上，在無交流勵(lì)磁機(jī)的情況下，仍需要借助電刷和滑環(huán)等機(jī)械裝置輸入勵(lì)磁電流。

1-永磁體；2-勵(lì)磁繞組；3-定子鐵心；4-轉(zhuǎn)子鐵心圖1　混合勵(lì)磁永磁電機(jī)Fig.1　Hybrid excitation permanent magnet machine

由電機(jī)理論可知，氣隙中除了基波磁場(chǎng)外，還存在諧波磁場(chǎng)。通過在電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)獲取氣隙中適當(dāng)次數(shù)的諧波磁場(chǎng)能量，整流后提供給主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無刷化[9-12]。為此，本文將兩種諧波勵(lì)磁方式應(yīng)用于混合勵(lì)磁永磁電機(jī)中，形成兩種諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁永磁發(fā)電機(jī)，一種是定子諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁永磁發(fā)電機(jī)，另一種是轉(zhuǎn)子齒諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁永磁發(fā)電機(jī)。詳細(xì)分析其氣隙磁場(chǎng)調(diào)節(jié)原理，并對(duì)這兩種諧波勵(lì)磁方式進(jìn)行比較。根據(jù)對(duì)比情況，研制一臺(tái)諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁永磁發(fā)電機(jī)，并加以試驗(yàn)，以驗(yàn)證理論分析的正確性。

1　定子諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)原理

圖2是定子諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)原理圖，定子上有兩套繞組：一套是電樞繞組，用于向負(fù)載傳遞能量，另一套是諧波勵(lì)磁繞組，用于產(chǎn)生靜止的諧波磁場(chǎng)；轉(zhuǎn)子上除了永磁體外，還有兩套繞組：一套是勵(lì)磁繞組，其產(chǎn)生的電勵(lì)磁磁勢(shì)用于調(diào)節(jié)氣隙磁場(chǎng)，另一套是諧波繞組，其節(jié)距與諧波勵(lì)磁繞組節(jié)距相等，主要用于獲取勵(lì)磁所需的諧波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，諧波繞組通過二極管整流橋與勵(lì)磁繞組相連。

圖2　定子諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)原理圖Fig.2　Schematic diagram of the hybrid excitation generator utilizing stator harmonic for excitation

假設(shè)電機(jī)基波的極對(duì)數(shù)為p，定子諧波勵(lì)磁繞組的極對(duì)數(shù)為vp(v為正整數(shù))。將坐標(biāo)放在定子上，取定子諧波勵(lì)磁繞組的軸線作為坐標(biāo)原點(diǎn)，則定子諧波勵(lì)磁繞組通入恒定的直流電流Id后產(chǎn)生的定子諧波勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)可以表示為

(1)

式中：α為電角度；Fmvk=2NhdId/(νkπ)為νk次諧波磁動(dòng)勢(shì)幅值；k為奇數(shù)；Nhd為諧波勵(lì)磁繞組匝數(shù)。

當(dāng)定子諧波勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)作用在平均氣隙磁導(dǎo)λ0上，產(chǎn)生靜止的諧波磁密可以表示為

(2)

當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子以同步轉(zhuǎn)速n1旋轉(zhuǎn)時(shí)，靜止的諧波磁密在旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子諧波繞組中感應(yīng)νk次諧波電動(dòng)勢(shì)，則諧波電動(dòng)勢(shì)主要分量的有效值為

(3)

諧波電動(dòng)勢(shì)經(jīng)過二極管整流后，勵(lì)磁繞組中的勵(lì)磁電流為

(4)

式中：Udh為整流后的直流電壓；kd為整流系數(shù)，對(duì)橋式整流電路取0.9；Rfd為勵(lì)磁繞組電阻；Rha為諧波繞組電阻；Xha為諧波繞組電抗。

式(4)表明，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流Ifd與定子諧波勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)或者定子諧波勵(lì)磁電流Id成正比；因此，只要調(diào)節(jié)定子諧波勵(lì)磁電流Id的大小就可以改變轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中的勵(lì)磁電流，從而實(shí)現(xiàn)氣隙磁場(chǎng)的調(diào)節(jié)。

2　轉(zhuǎn)子齒諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)原理

圖3是一臺(tái)齒諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的原理圖，定子只有電樞繞組，用于向負(fù)載提供電功率。轉(zhuǎn)子上除了永磁體外，還有齒諧波繞組和勵(lì)磁繞組，兩者之間通過二極管整流電路相連。齒諧波繞組主要用于獲取氣隙中Z1/p±1次齒諧波磁場(chǎng)的能量(Z1為定子槽數(shù))，整流后直接提供給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁繞組，勵(lì)磁繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)用于對(duì)氣隙磁場(chǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

圖3　齒諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)原理圖Fig.3　Schematic diagram of the hybrid excitation generator utilizing tooth harmonic for excitation

轉(zhuǎn)子齒諧波繞組中感應(yīng)的齒諧波電動(dòng)勢(shì)的主要分量的有效值可以表示為

(5)

式中：Ffm1為基波勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)幅值；βs為bs0/δ的函數(shù)[13]，δ為氣隙長(zhǎng)度，bs0為定子槽口寬；γs為bs0/bst的函數(shù)[13]，bst為定子齒距。

則勵(lì)磁電流為

(6)

由式(6)可知，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流Ifd與基波勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)幅值成正比。

3　兩種諧波勵(lì)磁方式比較與分析

為了便于比較，作如下假設(shè)：

1)兩種電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)和電氣參數(shù)均相同；

2)轉(zhuǎn)子以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，發(fā)電機(jī)運(yùn)行在額定工況；

3)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)在空間正弦分布，即只考慮勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)中的基波分量；

4)諧波勵(lì)磁僅用于補(bǔ)償電樞反應(yīng)的去磁作用。

根據(jù)上面的假設(shè)，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行比較。

3.1轉(zhuǎn)子諧波電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的根源和途徑

由轉(zhuǎn)子諧波電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的機(jī)理可知，對(duì)于利用定子諧波勵(lì)磁方式，轉(zhuǎn)子諧波電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的根源是定子諧波勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)，途徑是通過平均氣隙磁導(dǎo)；對(duì)于齒諧波勵(lì)磁方式，轉(zhuǎn)子齒諧波電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的主要根源是轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)，途徑主要是通過定子齒諧波磁導(dǎo)。前者的定子諧波勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)及其產(chǎn)生的諧波磁場(chǎng)是人為設(shè)計(jì)的，而后者的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)及其產(chǎn)生的齒諧波磁場(chǎng)是固有存在的。

3.2轉(zhuǎn)子諧波繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的能力

由前面的分析可知，前者的轉(zhuǎn)子諧波繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)取決于定子諧波勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)，后者的轉(zhuǎn)子齒諧波繞組電動(dòng)勢(shì)取決于轉(zhuǎn)子基波勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)和定子齒諧波磁導(dǎo)。

根據(jù)式(3)和式(5)可得，

3.3效率

諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的效率為

(7)

式中：PN為諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)額定功率；∑ploss為諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的總損耗。

對(duì)于定子諧波勵(lì)磁方式，其總損耗為

∑pdloss=pd0+pdCua+pdhCufd+pdCuh+pdCufd。

(8)

式中：pd0為空載損耗；pdCua為定子電樞繞組銅耗；pdhCufd為定子諧波勵(lì)磁繞組銅耗；pdCuh為轉(zhuǎn)子諧波繞組銅耗；pdCufd為轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組銅耗。

對(duì)于齒諧波勵(lì)磁方式，其總損耗為

∑ptloss=pt0+ptCua+ptCuh+ptCufd。

(9)

式中：pt0為空載損耗；ptCua為定子電樞繞組銅耗；ptCuh為轉(zhuǎn)子諧波繞組銅耗；ptCufd為轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組銅耗。

當(dāng)電機(jī)以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行在額定工況時(shí)，電樞電流、轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流以及轉(zhuǎn)子諧波繞組電流均相等，因此，這兩種諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的空載損耗、定子電樞繞組銅耗、轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組銅耗以及轉(zhuǎn)子諧波繞組銅耗也相等。而定子諧波勵(lì)磁方式還存在定子諧波勵(lì)磁繞組銅耗，因此，齒諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的效率較高。

3.4繞組用銅量

定子諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子分別有兩套繞組，共4套繞組；齒諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)定子有一套繞組，轉(zhuǎn)子有兩套繞組，共三套繞組；并且定子電樞繞組、轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組以及轉(zhuǎn)子諧波繞組的線規(guī)和匝數(shù)均相等，而定子諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)定子還有諧波勵(lì)磁繞組，因此，齒諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁永磁同步發(fā)電機(jī)繞組用銅量較少。

3.5調(diào)節(jié)方便性

由式(3)或者式(4)可知，定子諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)通過調(diào)節(jié)定子諧波勵(lì)磁電流的大小就可以調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的端電壓；因此，氣隙磁場(chǎng)調(diào)節(jié)較方便，但需要?jiǎng)?lì)磁控制系統(tǒng)。對(duì)于齒諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)而言，為了維持發(fā)電機(jī)端電壓的恒定，可以采用兩種方法：一是通過合理的設(shè)計(jì)，針對(duì)某一功率因數(shù)負(fù)載，實(shí)現(xiàn)齒諧波的復(fù)勵(lì)特性，即轉(zhuǎn)子齒諧波繞組電動(dòng)勢(shì)能夠隨著發(fā)電機(jī)負(fù)載電流的增加而自動(dòng)增加，這種方式無需電壓調(diào)節(jié)器；二是與定子諧波勵(lì)磁方式相似，在轉(zhuǎn)子上加一控制電路，利用無線傳輸技術(shù)將定子端電壓信號(hào)與轉(zhuǎn)子控制信號(hào)建立聯(lián)系。

4　實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

由上面的比較可知，與定子諧波勵(lì)磁方式相比，齒諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)具有明顯優(yōu)勢(shì)；因此，研制了一臺(tái)齒諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)如圖4所示。電機(jī)參數(shù)：額定功率為4.25 kW，額定電壓為400 V，額定電流為6.82 A，額定頻率為50 Hz，極對(duì)數(shù)為3，相數(shù)為3；定子電樞繞組為雙層疊繞組，節(jié)距為6，Y接，并聯(lián)支路數(shù)為1，每相串聯(lián)匝數(shù)為210匝；轉(zhuǎn)子齒諧波繞組布置在永磁磁極，其聯(lián)接如圖5所示，串聯(lián)匝數(shù)為80匝；轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組串聯(lián)匝數(shù)為330匝，其結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1所示。為了便于實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)量轉(zhuǎn)子側(cè)的電參量，在樣機(jī)的軸端安裝了電刷和滑環(huán)，樣機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)如圖6所示。

圖4　齒諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖Fig.4　Rotor of the hybrid excitation generator utilizing tooth harmonic for excitation

圖5　一對(duì)極下齒諧波繞組聯(lián)接圖Fig.5　Connection of the tooth harmonic windings for a pair of magnetic pole

參數(shù)數(shù)值參數(shù)數(shù)值定子外徑D1/mm260鐵心長(zhǎng)度L/mm115轉(zhuǎn)子外徑D2/mm178.4定子槽口寬bs0/mm5.2氣隙長(zhǎng)度δ/mm0.8轉(zhuǎn)子槽口寬br0/mm3.0定子槽數(shù)45轉(zhuǎn)子槽數(shù)20

實(shí)驗(yàn)時(shí)，用一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)齒諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速通過變頻器進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證發(fā)電機(jī)以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，發(fā)電機(jī)外接負(fù)載，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用錄波儀進(jìn)行采集。通過對(duì)采集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到了發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)齒諧波勵(lì)磁回路接通前后的電樞繞組線電壓波形，以及線電壓和轉(zhuǎn)子電流等結(jié)果，分別如圖7和表2所示。當(dāng)改變發(fā)電機(jī)外接的電阻和電感時(shí)，得到了發(fā)電機(jī)負(fù)載運(yùn)行且功率因數(shù)為0.9(滯后)時(shí)的電樞繞組線電壓、繞組電流以及齒諧波勵(lì)磁系統(tǒng)銅耗和發(fā)電機(jī)輸出功率，分別如表3和表4所示。

圖6　樣機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)Fig.6　Prototype experimental platform

圖7　電樞繞組線電壓波形Fig.7　Line voltage waveforms of the armature winding

齒諧波勵(lì)磁回路斷開齒諧波勵(lì)磁回路接通齒諧波繞組電流/A勵(lì)磁繞組電流/A電樞繞組線電壓/V齒諧波繞組電流/A勵(lì)磁繞組電流/A電樞繞組線電壓/V00376.55.836.60508.6

由轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖可知，當(dāng)發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，永磁磁極的氣隙磁場(chǎng)是恒定的，而鐵磁磁極的氣隙磁場(chǎng)與齒諧波勵(lì)磁系統(tǒng)提供的勵(lì)磁大小有關(guān)，但對(duì)相繞組而言，永磁磁極和鐵磁磁極氣隙磁場(chǎng)的不平衡不會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)電壓波形產(chǎn)生影響，即仍可以得到三相對(duì)稱的電壓波形，如圖7所示。由表2可知，齒諧波勵(lì)磁系統(tǒng)接通前后，電樞繞組空載線電壓從376.5 V增加到508.6 V，增加了35.1%，說明該方案具有較寬的氣隙磁場(chǎng)調(diào)節(jié)范圍。由于電樞反應(yīng)的去磁作用，隨著電樞電流的增加，齒諧波繞組電流和勵(lì)磁電流均略有下降，但發(fā)電機(jī)端電壓均超過額定電壓400 V，如表3所示，表明齒諧波勵(lì)磁系統(tǒng)輸出的勵(lì)磁電流能滿足發(fā)電機(jī)額定負(fù)載正常運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁功率的要求；此外，隨著電樞電流的增加，發(fā)電機(jī)輸出功率增大，齒諧波勵(lì)磁系統(tǒng)銅耗減小，齒諧波勵(lì)磁系統(tǒng)的銅耗與發(fā)電機(jī)輸出功率的比值隨之減小，如表4所示，即當(dāng)發(fā)電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)，齒諧波勵(lì)磁系統(tǒng)的銅耗與額定功率的比值將小于1.36%。因此，該電機(jī)具有較高的運(yùn)行效率。

表3　當(dāng)電機(jī)負(fù)載運(yùn)行且功率因數(shù)為0.9(滯后)時(shí)齒諧波勵(lì)磁回路接通后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表4　當(dāng)電機(jī)負(fù)載運(yùn)行且功率因數(shù)為0.9(滯后)時(shí)齒諧波勵(lì)磁系統(tǒng)銅耗和發(fā)電機(jī)輸出功率

然而，對(duì)于實(shí)際運(yùn)行的發(fā)電機(jī)，針對(duì)不同的電樞電流，希望發(fā)電機(jī)端電壓保持為額定值。為了解決這一問題，在圖3所示的二極管整流橋與勵(lì)磁繞組之間設(shè)計(jì)了一個(gè)斬波電路，斬波電路開關(guān)管的控制信號(hào)通過無線傳輸?shù)姆绞綇亩ㄗ觽?cè)獲取。通過調(diào)節(jié)開關(guān)管門極的脈沖占空比的大小，以實(shí)現(xiàn)對(duì)齒諧波勵(lì)磁系統(tǒng)的勵(lì)磁電流控制，從而使發(fā)電機(jī)的輸出電壓保持恒定。表5是基于無線傳輸方式測(cè)試的發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)特性。

表5　基于無線傳輸方式測(cè)試的發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)特性

由表5可知，為了使發(fā)電機(jī)的端電壓保持恒定，隨著電樞電流的增大，所需要的勵(lì)磁電流就越大；因此，斬波電路開關(guān)管門極的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比也要增大。

5　結(jié)　語

將諧波勵(lì)磁與永磁勵(lì)磁相結(jié)合，得到了兩種諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī),解決了現(xiàn)有一些混合勵(lì)磁永磁同步電機(jī)的無刷化問題。針對(duì)這兩種諧波勵(lì)磁方式的進(jìn)行了詳細(xì)的分析和比較，得到了如下結(jié)論：

1)與定子諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)相比，齒諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的效率更高以及繞組用銅量更少；

2)齒諧波勵(lì)磁系統(tǒng)接通后，電樞繞組空載線電壓增加了35.1%，說明該方案具有較寬的氣隙磁場(chǎng)調(diào)節(jié)范圍；

3)當(dāng)發(fā)電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)，齒諧波勵(lì)磁系統(tǒng)的銅耗與額定功率的比值將小于1.36%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該電機(jī)具有較高的運(yùn)行效率。

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(編輯：張楠)

Comparison and analysis of hybrid excitation generator utilizing harmonic for excitation

XIA Yong-hong，YANG Yu-wen，XU Bo，LIU Jun-bo

(School of Information Engineering,Nanchang University,Nanchang 330031,China)

To solve the brushless of some hybrid excitation permanent magnet machine,two kinds of hybrid excitation generators utilizing harmonic excitation were presented through applying the harmonic excitation to hybrid excitation generator.Structures and working principles were introduced,and the two kinds of harmonic excitation modes were compared and analyzed from five aspects which are the source and way of harmonic electromotive force,capacity of inducing electromotive force,operating efficiency,copper of winding,and convenience of regulation.The analysis results show that the hybrid excitation generator utilizing the tooth harmonic excitation has more obvious advantages.Finally,one hybrid excitation generator utilizing the tooth harmonic excitation was made,and the experiments were carried on the generator.The experimental results show that the hybrid excitation generator has the wider adjustment of the air-gap magnetic field and the higher efficiency.

harmonic excitation；hybrid excitation；permanent magnet machine；synchronous generator；tooth harmonic

2015-05-09

國(guó)家自然科學(xué)基金(51367013)；江西省自然科學(xué)基金(20161BAB206125)；江西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(20161BBE50054)；江西省研究生創(chuàng)新專項(xiàng)資金項(xiàng)目(YC2014-S068)

夏永洪(1978—)，男，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)殡姍C(jī)及其控制；

楊玉文(1990—)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)殡姍C(jī)及其控制；

夏永洪

10.15938/j.emc.2016.09.009

TM 351

A

1007-449X(2016)09-0061-06

徐波(1991—)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)殡姍C(jī)及其控制；

劉俊波(1991—)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)殡姍C(jī)及其控制。