Пульсации выпрямленного напряжения вентильного генератора

Борис Наумович Гомберг, Андрей Игоревич Согрин, Наталья Николаевна Мехваник

Аннотация


Рассмотрены способы снижения пульсаций выпрямленного напряжения вентильных генераторов, построенных на базе синхронных электрических машин, широко применяемых в автономных системах электрооборудования. Произведена систематизация понятий, характеризующих пульсации, выявлены величины, позволяющие получить их количественную оценку. Для этого выполнено сравнение вентильных генераторов, различающихся числом фаз и схемой полупроводникового выпрямителя. Процессы выпрямления рассматривались в режиме холостого хода генераторов. В рассмотрение принимались вентильные генераторы с четным и нечетным числом фаз, якорные обмотки которых образованы трехфазными группами. Рассмотрены однополупериодные и двухполупериодные схемы выпрямления. В качестве параметров, характеризующих пульсации, выбраны: относительный размах значений выпрямленной ЭДС, пульсность и коэффициент пульсации схемы выпрямления, определяемые по общепринятым методикам и соотношениям. По результатам проведенного анализа показано, что качество выпрямленного напряжения при двухполупериодных схемах выпрямления зависит как от количества фаз генератора, так и от того, четным или нечетным является их число, в то время как при однополупериодных схемах выпрямления качество выходного напряжения определяется только количеством фаз генератора. Сделано заключение о том, что наилучшие показатели при сравнительно небольшом числе фаз могут быть получены при использовании агрегатированного генератора, обмотка якоря которого разделена на две части, смещенные на 30 эл. град. друг относительно друга и соединенные с раздельными мостовыми выпрямителями, включенными последовательно или параллельно относительно нагрузки. Такой генератор может рассматриваться как один из приемлемых вариантов обеспечения высоких требований по ограничению пульсаций выпрямленного напряжения энергоустановки.


Ключевые слова


вентильный генератор; якорная обмотка; выпрямитель; пульсации выпрямленного напряжения; коэффициент пульсаций

Полный текст:

PDF

Литература


Balagurov V.A., Galteev F.F. Elektricheskie generatory s postoyannymi magnitami [Permanent Magnet Electric Generators]. Moscow, Energoatomizdat Publ., 1988. 280 p.

Ahmad Saad Aladsani, Omid Beik. Design of a Multiphase Hybrid Permanent Magnet Generator for Series Hybrid EV. IEEE Transactions on Energy Conversion, 2018, vol. 33, iss. 3, pp. 1499–1507. DOI: 10.1109/TEC.2018.2828027

Brown G., Bovender L. Aviation Electricity and Electronics – Power Generation and Distribution. Naval Education and Training Professional Development, 2002. 68 p.

Duran M., Barrero F. Recent Advances in the Design, Modeling and Control of Multiphase Machines – Part 2. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2016, vol. 63, no. 1, pp. 459–468. DOI: 10.1109/TIE.2015.2448211

Al-Adsani A.S., Schofield N. Comparison of Three- and Nine-Phase Hybrid Permanent Magnet Generators. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2009, pp. 3880–3885. DOI: 10.1109/IECON.2009.5415351

Solov'ev V.A. Simulation of a Traction Generator and Its Test Bench. Science and Education, 2013, no. 3, pp. 385–412. DOI: 10.7463/0313.0542271

Siavash Sadeghi, Guo L., H. Toliyat A., Parsa L., Wide Operational Speed Range of Five-Phase Permanent Magnet Machines by Using Different Stator Winding Configurations. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2012, vol. 59, no. 6, pp. 2621–2631. DOI: 10.1109/TIE.2011.2164771

Jordan S., Manolopoulos Charalampos D., Apsley J. M. Winding Configurations for Five-Phase Synchronous Generators with Diode Rectifiers. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2016, vol. 63, no. 1, pp. 517–525. DOI: 10.1109/TIE.2015.2493507

Jordan S., Apsley J. M. Diode Rectification of Multiphase Synchronous Generators for Aircraft Applications. Transactions of Energy Conversion Congress and Exposition, 2011, pp. 3208–3215. DOI: 10.1109/ECCE.2011.6064201

Scuiller F., Semail E., Charpentier J.F., Clenet S. Comparison of Conventional and Unconventional

-Phase PM Motor Structures for Naval Applications, IASME Transfctions, 2004, vol. 1, no. 2, pp. 365–371.

Levi E. Multiphase Electric Machines for Variable-Speed Applications. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2008, vol. 55, pp. 1893–1909. DOI: 10.1109/TIE.2008.918488

Xing-yuan Li, Malik O.P. Performance of a Double-Star Synchronous Generator with Bridge Rectified Output. IEEE Transactions on Energy Conversion, 1994, vol. 9, no 3, pp. 613–619. DOI: 10.1109/60.326482

Zhang Z.R., Yan Y.G., Yang S.S., Zhou B. Development of a New Permanent-Magnet BLDC Generator Using 12-Phase Half-Wave Rectifier. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2009, vol. 56, no. 6, pp. 2023–2029. DOI: 10.1109/TIE.2009.2016511

Maslov S.I., Mytsyk G.S., Khlaing Min U, Yan Naing M'int [Methodology of Comparative Assessment of the Variant Types of Contactless Direct Current Generator]. Bulletin of the MPEI, 2014, no 1, pp. 50–58. (in Russ.)

Shamsi-Nejad M.A., Nahid-Mobarakeh B., Pierfederici S., Meibody-Tabar F. Fault Tolerant and Minimum Loss Control of Double-Star Synchronous Machines Under Open Phase Conditions. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2008, vol. 55, no. 5, pp. 1956–1965. DOI: 10.1109/TIE.2008.918485

Vizireanu D., Brisset S., Kestelyn X., Brochet P., Milet Y., Laloy D. Investigation on Multi-Star Structures for Large Power Direct-Drive Wind Generator. Electric Power Components and Systems, 2007, vol. 35, no. 2, pp. 135–152. DOI: 10.1080/15325000600891093

Vizireanu D., KIestelyn X., Brisset S., Brochet P., Milet Y., Laloy D. Polyphased Modular Direct-Drive Wind Turbine Generator. Transactions on 2005 European Conference on Power Electronics and Applications, 2005, pp. 1–9. DOI: 10.1109/EPE.2005.219658

Voronin S.G., Sogrin A.I., Shaburov P.O., Shumakov B.D. A Sarter-Generator for a Diesel Power Plant. Russian Electrical Engineering, 2013, vol. 84, issue 10, pp. 556–559. DOI: 10.3103/S1068371213100118

Zherve G.K. Obmotki elektricheskikh mashin [Windings of Electrical Machines]. Leningrad, Energo-atomizdat Publ., 1989. 400 p.

Lipkovskiy M.V. Trekhfaznyy generator [Three Phase Generator]. Patent of the USSR, no. 79623, 1965.




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/power190211

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.