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第28卷第12期电机与控制学报Vol.28No.12

2024年12月ElectricMachinesandControlDec.2024

分段补偿空心永磁脉冲发电机的设计与数学模型研究

程源,郭冠宇,胡书寒

(合肥工业大学电气与自动化工程学院,安徽合肥230009)

摘要:针对传统补偿元件,如补偿筒或补偿全鼠笼,在不同极下感应出不同方向的补偿电流之间

会相互影响,从而导致局部补偿效果降低的问题,提出一种新型分段鼠笼补偿的空心永磁脉冲发电

机(APM-CPA)。首先,根据交流电机绕组理论对定子绕组进行设计,并验证绕组设计的合理性,

对补偿元件进行优化,提出分段鼠笼补偿的概念。然后,推导出分段鼠笼补偿脉冲发电机的数学模

型,解释分段补偿的原理。最后,通过有限元仿真验证所推导数学模型的正确性,并对不同补偿方

式的补偿效果进行比较,证明了分段补偿的优势。仿真结果表明,分段鼠笼的补偿脉冲发电机

(CPA)在两相放电时比补偿筒补偿和全鼠笼补偿的脉冲发电机放电幅值分别提升25.6%与

27.9%,在单相放电时分别提升25.7%与29.9%。研究结果对补偿元件的优化具有重要意义,也

为鼠笼段数的选择提供了依据。

关键词:脉冲发电机;飞轮储能;分段补偿;数学模型;海尔贝克阵列;谐波分析

DOI:10.15938/j.emc.2024.12.008

中图分类号:TM35文献标志码:A文章编号:1007-449X(2024)12-0073-09

Designandmathematicalmodelresearchofair-corepermanent

magnetpulsedalternatorwithsegmentalcompensation

CHENGYuan,GUOGuanyu,HUShuhan

(SchoolofElectricalandEngineeringandAutomation,HefeiUniversityofTechnology,Hefei230009,China)

Abstract:Anovelair-corepermanentmagnetcompensatedpulsedalternator(APM-CPA)withsegmental

squirrel-cagewasproposedtoaddresstheproblemthatthecompensatedcurrentsinducedindifferentdi-

rectionsunderdifferentpolesoftraditionalcompensationelements,suchascompensationshieldorshort-

circuitcompensationwinding,caninteractwitheachotherandthusleadtoareductioninthelocalcom-

pensationeffect.Firstly,thestatorwindingwasdesignedaccordingtothetheoryofACmotorwinding,

andthereasonablenessofthewindingdesignwasverified.Thecompensationelementwasoptimized,and

theconceptofsegmentedsquirrel-