無刷雙饋電機的轉子結構及其諧波分析
王曉遠 何早新(天津大學300072)
摘 要 從無刷雙饋電機功率繞組及控制繞組產生的磁場各自在轉子導條中感應的電流頻率、相位所應滿足的關系得出轉子導條數目。介紹了用于無刷雙饋電機的比較特殊的轉子結構，并對具有這種結構的轉子進行了磁勢諧波分析，及用實驗驗證了無刷雙饋電機的轉速、頻率關系。
敘 詞 無刷雙饋電機諧波分析繞組
1引 言
無刷雙饋調速電機是隨著變頻技術的進步特別是功率雙流向變頻器的出現，在自級聯機的基礎上發展起來的。無刷雙饋調速電機具有變頻器容量小、調速方便、以同步速運行及功率因數可調等一系列優點[1]。本文介紹無刷雙饋電機的特殊轉子結構，并對這種
轉子磁勢諧波進行了分析。
2工作原理與轉子結構
無刷雙饋電機裝有兩套定子繞組，一為功率繞組，二為控制繞組，它們的極對數不同，并且通以不同頻率的電壓。無刷雙饋電機的轉子結構也與普通的籠型異步機有所不同（見圖1、圖2）。兩套定子繞組通過轉子作為中介而相互作用，之所以有這種結構的轉子，其原理如下所述。
首先，將這種結構的轉子看成是普通籠型轉子的一個特例。在忽略定子磁勢諧波的情況下，分別由兩套定子繞組產生的氣隙磁場在定子坐標系中可表示為：
上述磁場表達式在轉子坐標系中則為：
(1)由功率繞組和控制繞組產生的磁場在轉子導條中分別感應的電流的頻率應相等。
(2)這兩種電流各自在兩相鄰轉子導條中的相位移應相等或相差3600的整數倍。
這樣，兩套定子繞組才能通過轉子而相互作用，產生轉矩。
由式(3)、(4)及條件1有
由條件2有：
為了使n。(n，為轉子導條數)盡可能大，q應取1，這樣得：
式(6)、(9)分別是無刷雙饋電機的同步運行速度及所應具備的轉子導條數。
由于cos (-a)=cos (a)，式(4)也可以寫成：
由條件2有：
初看起來，有兩種情況同時滿足條件1，2。
第一種情況：
第二種情況：
顯然，應取第二種情況的ⅳ。，可以獲得更多的轉子導條數，以減小轉子漏抗。
綜合以上所述，如果nr按式(13)選取，則無刷雙饋電機的同步運行速度為：
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