串励式无轴承开关磁阻发电机(BSRG)的稳定悬浮发电取决于对各绕组电流的合理控制,而在其运行状态和负载情况相同时,电流又取决于绕组电感和悬浮力,因此二者的准确计算是设计和控制该电机的关键。建立了串励式BSRG的二维有限元模型,计算了悬浮绕组电感。结合实际控制策略,在不同磁动势组合下,研究了串励式BSRG的悬浮力特性。
无轴承开关磁阻电机(以下简称BSRM)同时兼有开关磁阻电机(以下简称SRM)结构简单、控制灵活、强容错能力和高速适应性强等特点,以及磁悬浮电机无接触、无润滑、无摩擦和寿命长等优点,因此,BSRM在超高温、超高速等工作环境苛刻的应用场合具有独特优势。
传统三相12/8极BSRM每个定子同时饶有转矩绕组和悬浮绕组,并且每相绕组由一个转矩绕组和两套悬浮绕组构成。将12/8极BSRM定子上每相邻3极悬浮绕组串联起来,组合成4套悬浮绕组,而转矩绕组结构形式不变,仍采用一相4极串联的连接方式,便构成了串联励磁式无轴承开关磁阻发电机(以下简称串励式BSRG)
串励式BSRG发电运行时,悬浮绕组不仅提供励磁能量,而且还通过不对称励磁产生所需悬浮力;转矩绕组经过整流后,向负载输出电能。相对于全周期无轴承开关磁阻发电机,串励式BSRG因功率器件数量少,可降低控制器成本;并且其悬浮控制与磁轴承相似,可简化控制算法;另外,由于励磁功率较小,便于励磁系统的设计与控制。
目前,关于串励式BSRG的研究较少,还主要集中与控制策略和功率变换器方面,未检索到该电机关于电感特性、悬浮力变化规律等电磁特性等方面的研究内容。
本文在简单介绍串励式BSRG悬浮发电原理的基础上, 通过二维有限元计算,得到其悬浮绕组电感和不同磁动势组合下的悬浮力变化规律。