新型無刷高頻補償脈衝發電機關鍵問題研究

《新型無刷高頻補償脈衝發電機關鍵問題研究》是依託華中科技大學，由葉才勇擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：新型無刷高頻補償脈衝發電機關鍵問題研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：葉才勇
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

補償脈衝發電機集慣性儲能、機電能量轉換和脈衝成形三者於一體，具有較高的儲能密度、功率密度和運行可靠性，是高功率脈衝電源技術的最具潛力的發展方向之一。常規鐵芯補償脈衝發電機由於轉子結構強度以及電刷滑環等因素的限制，儲能密度、功率密度及脈衝輸出頻率難以進一步提升。本文創新性地提出一種新型特種電機- - 無刷高頻補償脈衝發電機的設計構想，可以使鐵芯補償脈衝發電機的儲能密度、功率密度及脈衝輸出頻率大幅提升，從而為廣闊的脈衝功率技術套用領域提供一種新型的小型化高頻高功率脈衝電源。這種新型電機融合鐵芯補償脈衝發電機和感應子發電機的優點，取長補短，達到轉子上無繞組、無刷、高儲能密度、高功率密度、高頻輸出等性能最佳化的效果。關鍵的問題是要研究這種新型電機的設計方法、補償理論、運行模式及性能分析理論。需要解決的主要問題包括：具體結構及電磁設計理論、性能分析與最佳化理論、模型機試製及實驗研究等。

結題摘要

高功率重複放電脈衝功率裝置，通常需要高功率脈衝充電電源。本項目研究了一種新型無刷高頻補償脈衝發電機。關鍵的問題是要研究這種新型電機的設計理論、仿真方法、運行模式及性能分析理論。需要解決的主要問題包括：樣機結構及電磁設計理論、性能分析與最佳化理論、模型機試製及實驗研究等。首先，研究了感應子脈衝發電機設計要點，包括電機結構形式、主要尺寸、轉子齒槽尺寸等。然後，進行了樣機三維有限元建模、二維等效建模、系統動態建模及仿真研究。之後，設計了樣機的主要參數，進行了樣機研製，並對感應子脈衝發電機轉子材料最佳化和軸承損壞問題進行了研究，給出了解決方案。最後，給出了樣機空載及給電容器充電的實驗波形。研究表明，基於感應子發電機的脈衝功率電源具有高儲能密度、功率密度適中和高可靠性等優點，非常適合作為脈衝電容器組的充電電源。研究的成果包括：研製了一台100kW無刷高頻補償脈衝發電機樣機，開展了理論、仿真和試驗研究。已經發表科技論文7篇，其中SCI收錄3篇，EI收錄4篇；另外，目前已經向SCI源期刊投寄論文5篇，其中1篇已經接收待刊。申請發明專利4項。