張鳳閣 王秀平,2賈廣隆 金 石

（1.沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院 沈陽(yáng) 110870 2.沈陽(yáng)工程學(xué)院電力學(xué)院 沈陽(yáng) 110136）

1 引言

無(wú)刷雙饋電機(jī)（Brushless Doubly Fed Machine,BDFM）是一種新型交流電機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)自起動(dòng)與異步運(yùn)行、同步和雙饋等多種運(yùn)行方式，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)刷可靠、功率因數(shù)可調(diào)，所需要變頻器容量較小等優(yōu)點(diǎn)，特別適合做成多極數(shù)電機(jī)，在交流調(diào)速和變速恒頻發(fā)電領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景[1-3]。近幾年，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)BDFM的本體結(jié)構(gòu)、參數(shù)計(jì)算、穩(wěn)定性分析和智能控制方法[4-6]進(jìn)行了較為深入的研究，在產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中取得了較大進(jìn)展。

BDFM定子上嵌有極數(shù)不同的兩套繞組，一套為功率繞組，運(yùn)行時(shí)與電網(wǎng)直接相連；另一套為控制繞組，運(yùn)行時(shí)通過(guò)變頻器與電網(wǎng)相連。BDFM兩套定子繞組通過(guò)特殊轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)調(diào)制作用進(jìn)行耦合，轉(zhuǎn)子在BDFM運(yùn)行中起著“極數(shù)轉(zhuǎn)換器”的作用，其性能好壞直接影響著B(niǎo)DFM功率密度和效率。因此，BDFM轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者們的研究熱點(diǎn)之一。

BDFM的轉(zhuǎn)子類(lèi)型主要分為：籠型轉(zhuǎn)子、磁阻轉(zhuǎn)子、繞線轉(zhuǎn)子等。籠型轉(zhuǎn)子中的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流與定子繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互作用來(lái)完成機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。英國(guó)劍橋大學(xué)的 Roberts對(duì)比分析了單層和雙層短路籠型轉(zhuǎn)子繞組，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究[4]；中國(guó)礦業(yè)大學(xué)鄧先明等對(duì)籠型電機(jī)的電磁關(guān)系和運(yùn)行規(guī)律進(jìn)行了深入研究[7,8]。籠型轉(zhuǎn)子的優(yōu)點(diǎn)是可采用類(lèi)似傳統(tǒng)感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子制造工藝，缺點(diǎn)是籠條中的電流產(chǎn)生了損耗，且耦合能力也不夠理想。磁阻轉(zhuǎn)子則是依靠氣隙磁導(dǎo)不同進(jìn)行磁場(chǎng)調(diào)制的，轉(zhuǎn)子上不存在電流，因此不存在轉(zhuǎn)子銅耗。磁阻轉(zhuǎn)子主要有三種結(jié)構(gòu)：普通凸極磁阻轉(zhuǎn)子[9]、各向異性軸向疊片磁阻轉(zhuǎn)子[10]。普通凸極轉(zhuǎn)子制造工藝簡(jiǎn)單，但是磁場(chǎng)調(diào)制能力較差，各向異性軸向疊片磁阻轉(zhuǎn)子提高了磁場(chǎng)調(diào)制能力，但制造工藝復(fù)雜?；凇白儤O法”和“齒諧波法”[11]，華中科技大學(xué)提出了一種新型繞線轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，克服了籠型轉(zhuǎn)子導(dǎo)體利用率低、諧波含量大的缺點(diǎn)，能夠?qū)D(zhuǎn)子導(dǎo)條“重復(fù)利用”。但是該轉(zhuǎn)子繞組的制造工藝復(fù)雜，設(shè)計(jì)靈活性受到限制。

基于上述轉(zhuǎn)子存在的問(wèn)題，本文提出了一種便于加工制造同時(shí)具有優(yōu)良性能的隔磁磁障和短路籠條相結(jié)合的復(fù)合轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。該種轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：在徑向疊片磁阻轉(zhuǎn)子鐵心中加入磁障層，并在構(gòu)成的磁障式磁阻轉(zhuǎn)子中加入短路籠條，兩個(gè)端部分別短路連接。借助有限元分析軟件，對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)比分析得到具有較強(qiáng)的磁場(chǎng)調(diào)制能力的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，并研制一臺(tái)120kW樣機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

2 BDFM樣機(jī)參數(shù)和體現(xiàn)耦合能力的關(guān)鍵因素

為了進(jìn)行轉(zhuǎn)子的優(yōu)化設(shè)計(jì)，本文采用的方法是在定子結(jié)構(gòu)和運(yùn)行條件保持不變的情況下，改變轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)尺寸或參數(shù)，通過(guò)對(duì)比，分析不同轉(zhuǎn)子參數(shù)下的磁場(chǎng)調(diào)制能力，以確定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式及尺寸。BDFM樣機(jī)的主要參數(shù)見(jiàn)表1。

BDFM是通過(guò)氣隙磁場(chǎng)中的有用諧波來(lái)完成機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的。因此只要保證其它條件相同，通過(guò)對(duì)具有不同轉(zhuǎn)子類(lèi)型、結(jié)構(gòu)和尺寸的BDFM氣隙磁場(chǎng)中的有用諧波和無(wú)用諧波含量進(jìn)行對(duì)比分析，便可比較出不同轉(zhuǎn)子的耦合能力。本論文研究的BDFM極數(shù)為8/4，因此氣隙磁場(chǎng)中的4次諧波和2次諧波為實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量交換的有用諧波，其它次諧波均為不參與能量轉(zhuǎn)換的無(wú)用諧波。利用有限元分析法，先對(duì)8極繞組單獨(dú)激勵(lì)，分析通過(guò)轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)耦合作用，產(chǎn)生的 2次諧波(對(duì)應(yīng) 4極)含量和其它次無(wú)用諧波的含量，然后對(duì)4極繞組激勵(lì)，分析氣隙磁場(chǎng)中4次諧波（對(duì)應(yīng)8極）和其他次無(wú)用諧波的含量，來(lái)比較轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)耦合能力。有用諧波含量高，同時(shí)無(wú)用的諧波含量越低，也就增大了交軸磁阻且減小了直軸磁阻，凸極效應(yīng)更明顯，轉(zhuǎn)子的耦合能力因而就越強(qiáng)[12]。

表1 無(wú)刷雙饋電機(jī)主要參數(shù)Tab.1 The main parameters of the brushless doubly fed machine

3 BDFM不同轉(zhuǎn)子耦合能力對(duì)比

采用有限元分析法，研究BDFM不同類(lèi)型轉(zhuǎn)子的耦合能力。圖1分別給出了籠型轉(zhuǎn)子、普通凸極轉(zhuǎn)子、磁障式磁阻轉(zhuǎn)子和復(fù)合轉(zhuǎn)子的有限元模型。圖1d顯示的即為本文提出的復(fù)合轉(zhuǎn)子。

對(duì)圖1所示的四種不同類(lèi)型轉(zhuǎn)子BDFM分別進(jìn)行單邊激勵(lì)，并進(jìn)行磁場(chǎng)計(jì)算和氣隙磁通密度分析，得到它們的諧波含量如圖2所示，其中將籠型轉(zhuǎn)子、凸極磁阻轉(zhuǎn)子、磁障式磁阻轉(zhuǎn)子和復(fù)合轉(zhuǎn)子依次命名為類(lèi)型代號(hào) 1、2、3和 4?？梢钥闯?，不管是 8極功率繞組單獨(dú)激勵(lì)，還是4極控制繞組單獨(dú)激勵(lì)，轉(zhuǎn)子 1、2、3、4氣隙磁場(chǎng)中的有用諧波(4次和 2次諧波)的含量依次增大，而對(duì)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換無(wú)用的高次諧波含量依次減小，具有明顯的規(guī)律性，因此上述四種轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)耦合能力是依次增強(qiáng)的，所提出的復(fù)合轉(zhuǎn)子的耦合能力最強(qiáng)。

圖1 四種不同類(lèi)型轉(zhuǎn)子的有限元模型Fig.1 Four different rotor FEA models

圖2 四種不同轉(zhuǎn)子的耦合能力Fig.2 Coupling capability of four rotors

4 BDFM新型復(fù)合轉(zhuǎn)子的優(yōu)化設(shè)計(jì)

4.1 極弧系數(shù)對(duì)BDFM耦合能力的影響

極弧系數(shù)的大小影響氣隙磁通密度的諧波含量和飽和程度，因而對(duì)轉(zhuǎn)子的耦合能力有重要影響。本文以普通凸極轉(zhuǎn)子為例，探討極弧系數(shù)的選擇依據(jù)。建立極弧系數(shù)分別為0.3、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75等情況下的 BDFM 有限元分析模型，并進(jìn)行有限元分析。當(dāng)功率繞組（8極）單獨(dú)激勵(lì)時(shí)，對(duì)氣隙磁通密度進(jìn)行頻譜分析，分析所產(chǎn)生的2次諧波和4次諧波的大??；同理，分析當(dāng)控制繞組（4極）激勵(lì)時(shí)，對(duì)氣隙磁通密度進(jìn)行頻譜分析，分析所產(chǎn)生的4次諧波和2次諧波的大小，從而獲得極弧系數(shù)的取值范圍。

極弧系數(shù)對(duì)氣隙磁通密度有用諧波的影響如圖3所示?？梢钥闯觯β世@組單獨(dú)激勵(lì)時(shí)，隨著極弧系數(shù)逐漸增大，4次諧波逐漸增大，而2次諧波逐漸減??；控制繞組單獨(dú)激勵(lì)時(shí)，隨著極弧系數(shù)的逐漸增大，2次諧波逐漸增大，4次諧波逐漸減??；兩套繞組共同勵(lì)磁時(shí)，隨著極弧系數(shù)的增大，對(duì)機(jī)電能量交換有用的4次和2次諧波均增大，當(dāng)極弧系數(shù)大于0.73時(shí)，氣隙磁通密度有用次諧波開(kāi)始下降，因此從有效諧波的角度來(lái)看，極弧系數(shù)的取值范圍應(yīng)為0.68~0.73，但考慮到加入磁障后帶來(lái)的飽和影響，極弧系數(shù)應(yīng)大于0.7，即極弧系數(shù)的合理取值范圍為0.7～0.73。

圖3 極弧系數(shù)對(duì)氣隙磁通密度有用諧波的影響Fig.3 Effect of pole arc factor on air-gap flux density effective harmonics

4.2 磁障式磁阻轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁層數(shù)對(duì)BDFM耦合能力的影響

磁障式磁阻轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁層數(shù)對(duì)磁場(chǎng)調(diào)制作用的影響很大，合理的選取導(dǎo)磁層數(shù)也是提高磁場(chǎng)調(diào)制能力的重要因素。建立導(dǎo)磁層數(shù)為1～6的BDFM有限元模型，進(jìn)行磁場(chǎng)分析，對(duì)不同導(dǎo)磁層數(shù)的BDFM進(jìn)行單邊勵(lì)磁，計(jì)算氣隙磁場(chǎng)諧波，其結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁層數(shù)對(duì)耦合能力影響Tab.2 Effect of rotor magnetic layer numbers on coupling capability

從表2可以看出：隨著導(dǎo)磁層和隔磁層數(shù)的增加，無(wú)論是8極激勵(lì)還是4極激勵(lì)，產(chǎn)生的有用諧波（2次和 4次）含量均得到了提高，因此，導(dǎo)磁層和隔磁層數(shù)越多，磁場(chǎng)調(diào)制效果就越好。當(dāng)然在計(jì)算過(guò)程中也要兼顧轉(zhuǎn)子的飽和情況。當(dāng)導(dǎo)磁層數(shù)大于4層后，磁場(chǎng)調(diào)制能力的改善情況明顯趨緩，考慮到制造成本，層數(shù)越多，成本會(huì)明顯增大，因此轉(zhuǎn)子的導(dǎo)磁層數(shù)選定為3～4層。

4.3 磁障式磁阻轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁層與非導(dǎo)磁層寬度比對(duì)BDFM耦合能力的影響

磁障式磁阻轉(zhuǎn)子的非導(dǎo)磁層能夠促使磁通沿著有利于機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的路徑流通。導(dǎo)磁層與非導(dǎo)磁的寬度比也影響著磁場(chǎng)調(diào)制能力。以4層導(dǎo)磁層為例，導(dǎo)磁層與非導(dǎo)磁寬度比依次選取為 1:1、3:2、2:1和4:1，分別進(jìn)行有限元分析和計(jì)算，得到轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁層與非導(dǎo)磁層寬度比對(duì)耦合能力的影響見(jiàn)表3。

表3 導(dǎo)磁層與非導(dǎo)磁層寬度比對(duì)耦合能力的影響Tab.3 Effect of magnetic and non-magnetic layer ratio on coupling capability （%）

從表3可以看出：無(wú)論是8極繞組單邊激勵(lì)，還是4極繞組單邊激勵(lì)，所產(chǎn)生的4次和2次諧波占各次諧波均方根值百分比均在導(dǎo)磁層與非導(dǎo)磁層寬度為 2:1處獲得最大值，即在導(dǎo)磁層與非導(dǎo)磁寬度比為2:1時(shí)候獲得了最佳的磁場(chǎng)調(diào)制能力。因此，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，選擇導(dǎo)磁層與非導(dǎo)磁層寬度比為2:1。

4.4 有無(wú)公共籠條對(duì)BDFM耦合能力的影響

圖1c為磁障式磁阻轉(zhuǎn)子，在其凸極中心線處開(kāi)槽并放置短路籠條，然后兩端分別短路連接，便形成了只有公共籠條的復(fù)合轉(zhuǎn)子，如圖1d所示。進(jìn)行有限元法分析時(shí)，由外電路施加交流電壓源，并在外電路中對(duì)公共籠條進(jìn)行設(shè)置，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速恒定，電機(jī)處于發(fā)電機(jī)運(yùn)行，即采用了場(chǎng)路耦合瞬態(tài)有限元分析方法，得到兩套定子繞組分別單獨(dú)勵(lì)磁時(shí)氣隙磁通密度的諧波分布情況，以便對(duì)復(fù)合轉(zhuǎn)子的耦合能力進(jìn)行分析和研究。

圖4a和4b分別給出了磁障磁阻轉(zhuǎn)子和復(fù)合轉(zhuǎn)子 BDFM 單邊繞組勵(lì)磁時(shí)氣隙磁通密度的諧波分量，當(dāng)8極繞組單獨(dú)激勵(lì)時(shí)，磁障式磁阻轉(zhuǎn)子和復(fù)合轉(zhuǎn)子BDFM，所產(chǎn)生的2極諧波所占基波的比值，由60%增加到66%；當(dāng)4極繞組單獨(dú)激勵(lì)時(shí)，磁障式磁阻轉(zhuǎn)子和復(fù)合轉(zhuǎn)子BDFM，產(chǎn)生的4次諧波所占基波的比值由110%增加到123%，因此，當(dāng)加入公共導(dǎo)條之后，轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)耦合能力提高了10%左右。

圖4 BDFM單邊繞組激勵(lì)時(shí)氣隙磁通密度的頻譜圖Fig.4 The air-gap flux density spectrum charts of BDFM under different single excitation

4.5 短路籠條組數(shù)對(duì)BDFM耦合能力的影響

采用場(chǎng)路耦合有限元分析法，分別對(duì)公共籠條、公共籠條加一組短路籠條、公共籠條加兩組短路籠條條，及公共籠條加三組短路籠條等四種情況進(jìn)行分析計(jì)算，其有限元模型和短路籠條示意圖如圖5所示。計(jì)算得到氣隙磁通密度，其變化規(guī)律見(jiàn)表4。

圖5 不同組數(shù)短路籠條復(fù)合轉(zhuǎn)子BDFM有限元模型和短路籠條示意圖Fig.5 Integrated rotor BDFM construction while adding to different groups short-circuit ring and diagram of short-circuit ring

從表4可以看出，當(dāng)增加短路籠條組數(shù)時(shí)，無(wú)論是8極繞組單邊激勵(lì)，還是4極繞組單邊激勵(lì)，有用諧波占基波的比值均呈增大趨勢(shì)，說(shuō)明了短路籠條提高了轉(zhuǎn)子的耦合能力，但是，提高的程度并不大，而且考慮到樣機(jī)的加工制造成本，每增加一組短路籠條，將使制造費(fèi)用大幅增加，因此，本文研制的樣機(jī)轉(zhuǎn)子僅加入公共籠條。

表4 短路籠條組數(shù)對(duì)BDFM磁場(chǎng)耦合能力影響(比值)Tab.4 Effect of short-circuit ring number on coupling capability

4.6 公共籠條層數(shù)對(duì)BDFM耦合能力的影響

對(duì)于加入一組公共短路環(huán)構(gòu)成的復(fù)合轉(zhuǎn)子，公共籠條的層數(shù)對(duì)BDFM的耦合能力也產(chǎn)生影響，這是因?yàn)锽DFM在運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子頻率遠(yuǎn)高于普通異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子頻率，因此轉(zhuǎn)子籠條中存在“趨膚效應(yīng)”的影響。公共籠條設(shè)計(jì)為1層時(shí)，籠條中的電流集中分布在籠條頂部，限制了電流的增大，因而減低了籠條對(duì)BDFM耦合能力和輸出轉(zhuǎn)矩的貢獻(xiàn)。公共籠條分別設(shè)計(jì)為1層、2層、3層和4層，有限元模型如圖6所示。設(shè)計(jì)為多層時(shí)，各層分別單獨(dú)在兩個(gè)端部短接，層與層之間添加絕緣，互不影響。進(jìn)行有限元計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5。

圖6 公共籠條層數(shù)不同時(shí)的BDFM有限元模型Fig.6 BDFM finite element modules under short-circuit cage conductor layers

表5 公共籠條層數(shù)對(duì)耦合能力的影響（比值）Tab.5 Effect of short-circuit cage conductor layer numbers on coupling capability

表5顯示了8極功率繞組和4極控制繞組單邊激勵(lì)時(shí)，有用諧波占基波的比值?？梢钥闯?，增加公共籠條的層數(shù)，將削弱公共籠條感應(yīng)電流的“趨膚效應(yīng)”的影響，增強(qiáng)轉(zhuǎn)子的極數(shù)轉(zhuǎn)換器作用，進(jìn)而增強(qiáng)了BDFM復(fù)合轉(zhuǎn)子的耦合能力。

5 樣機(jī)加工與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

研制 120kW 隔磁磁障和短路籠條復(fù)合轉(zhuǎn)子BDFM樣機(jī)，制造了復(fù)合轉(zhuǎn)子和磁障式磁阻轉(zhuǎn)子兩個(gè)不同類(lèi)型的轉(zhuǎn)子和一個(gè)公共定子，電機(jī)如圖7a所示。圖7b為復(fù)合轉(zhuǎn)子BDFM的三維結(jié)構(gòu)圖。

對(duì)所研制的樣機(jī)進(jìn)行了初步實(shí)驗(yàn)，在給定頻率發(fā)生突變時(shí)，復(fù)合轉(zhuǎn)子BDFM的轉(zhuǎn)速迅速地跟隨變化，具有較強(qiáng)的抗失步能力和動(dòng)態(tài)調(diào)整能力。

圖7 無(wú)刷雙饋電機(jī)樣機(jī)Fig.7 Brushless doubly fed machine

為了通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)復(fù)合轉(zhuǎn)子和磁障式磁阻轉(zhuǎn)子的耦合能力強(qiáng)弱進(jìn)行分析和比較，使BDFM作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，在不同轉(zhuǎn)速下，分別對(duì)兩種轉(zhuǎn)子BDFM輸出功率進(jìn)行測(cè)量和分析，進(jìn)而比較兩種轉(zhuǎn)子的耦合能力。

磁障式轉(zhuǎn)子BDFM的功率繞組接690V、50Hz正弦交流電，控制繞組短路，電機(jī)異步起動(dòng)。起動(dòng)完成后，將控制繞組切換至直流電勵(lì)磁，電機(jī)嵌入同步運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速為500r/min。逐步增大負(fù)載，記錄電機(jī)運(yùn)行所能帶最大負(fù)載情況下的輸出功率；將控制繞組切換至交流電（恒壓頻比），其相序與功率繞組相反，電機(jī)進(jìn)入亞同步運(yùn)行狀態(tài)，測(cè)量轉(zhuǎn)速分別為400r/min和200r/min時(shí)電機(jī)所能帶最大負(fù)載情況下的輸出功率；控制繞組與功率繞組電流同相序時(shí)，即超同步運(yùn)行狀態(tài)下，測(cè)量轉(zhuǎn)速分別為700r/min和1 000r/min時(shí)電機(jī)所能帶最大負(fù)載的輸出功率。將公共籠條插入磁障式磁阻轉(zhuǎn)子，兩端短接，形成復(fù)合轉(zhuǎn)子，采用相同的實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)復(fù)合轉(zhuǎn)子BDFM進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。兩種轉(zhuǎn)子的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如所示，可以看出，無(wú)論是同步速運(yùn)行狀態(tài)（500r/min），亞同步運(yùn)行狀態(tài)（轉(zhuǎn)速小于500r/min），還是超同步運(yùn)行狀態(tài)（轉(zhuǎn)速大于500r/min），復(fù)合轉(zhuǎn)子 BDFM輸出功率比磁障式磁阻轉(zhuǎn)子BDFM高出17%左右，從而證明了復(fù)合轉(zhuǎn)子具有高耦合能力和高輸出轉(zhuǎn)矩的優(yōu)良性能。

圖8 輸出功率與轉(zhuǎn)速關(guān)系Fig.8 The relationship between output power and speed

6 結(jié)論

（1）提出了一種新型隔磁磁阻和短路籠條復(fù)合轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，該種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便，并且具有優(yōu)良的磁場(chǎng)耦合能力。

（2）為了獲得耦合能力最佳的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子極弧系數(shù)的取值范圍為0.7～0.73；導(dǎo)磁層數(shù)增多，轉(zhuǎn)子耦合能力增強(qiáng)，達(dá)到4～5層時(shí)轉(zhuǎn)子耦合能力增強(qiáng)速度變緩；導(dǎo)磁層和非導(dǎo)磁層寬度比取 2:1時(shí)轉(zhuǎn)子獲得最優(yōu)的耦合能力；短路籠條組數(shù)增加，轉(zhuǎn)子耦合能力在一定程度上得到增強(qiáng)，但兼顧制造成本，往往選擇僅加入公共籠條；公共籠條層數(shù)越多，“集膚效應(yīng)”影響越小，轉(zhuǎn)子耦合能力越強(qiáng)。

（3）研制一臺(tái)120kW復(fù)合轉(zhuǎn)子無(wú)刷雙饋電機(jī)，樣機(jī)試驗(yàn)驗(yàn)證了該種新型轉(zhuǎn)子具有優(yōu)良的耦合能力。

[1] Milutin G Jovanovic,Robert E Betz,Jian Yu.The use of doubly fed reluctance machines for large pumps and wind turbines[C].IEEE Industrial Automation Society Annual Meeting Conference Record,2001,4:2318-2325.

[2] McMahon R A,Roberts P C,Wang X,et al.Performance of BDFM as a generator and motor[J].IEE Proceedings of Electric Power Applications,2006,153(2): 289-299

[3] 張鳳閣,王惠軍,佟寧澤,等.新型無(wú)刷雙饋?zhàn)兯俸泐l風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的建模與數(shù)字仿真[J].太陽(yáng)能學(xué)報(bào),2005,26(5): 660-664.Zhang Fengge,Wang Huijun,Tong Ningze,et al.Modeling and simulation of variable speed constant frequency wind power generating system with doubly-fed brushless generator[J].Acta Energiae Solaris Sinica,2005,26(5): 660-664.

[4] Chaal H,Jovanovic M.Toward a generic torque and reactive power controller for doubly fed machines[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2012,27(1): 113-121.

[5] Shao Shiyi,Abdi Ehsan,McMahon Richard.Low-cost variable speed drive based on a brushless doubly-fed motor and a fractional unidirectional converter[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics,2012,59(1): 317-325.

[6] 張鳳閣,金石,張武.基于無(wú)速度傳感器的無(wú)刷雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào),2011,26(12):20-27.Zhang Fengge,Jin Shi,Zhang Wu.Direct torque control for brushless doubly-fed wind power generator based on speed sensorless[J].Transactions of China Electrotechnical Society,2011,26(12):20-27.

[7] Roberts P C,McMahon R A,Tavner P J,et al.Equivalent circuit for the brushless doubly fed machine(BDFM) including parameter estimation and experimental verification[J].IEE Proceedings of Electric Power Applications,2005,152(4): 933-942.

[8] 鄧先明,姜建國(guó),方榮惠.籠型轉(zhuǎn)子無(wú)刷雙饋電機(jī)的電磁分析和等效電路[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào),2005,20(8): 6-11.Deng Xianming,Jiang Jianguo,Fang Ronghui.The electromagnetic analysis and equivalent circuit of brushless doubly fed machine with cage rotor[J].Transactions of China Electrotechnical Society,2005,20(8): 6-11.

[9] Schulz E M,Betz R E.Optimal rotor design for brushless doubly fed reluctance machines[C].IEEE Industry Applications Conference Record,2003,1:256-261.

[10] 張鳳閣,王正,王鳳翔.ALA 轉(zhuǎn)子無(wú)刷雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)計(jì)算方法與轉(zhuǎn)子制造工藝探討[J].太陽(yáng)能學(xué)報(bào),2002,23(4): 498-503.Zhang Fengge,Wang Zheng,Wang Fengxiang.Study on the parameter calculation method and the rotor craftwork of the doubly-fed brushless wind-power generator with ALA rotor[J].Acta Energiae Solaris Sinica,2002,23(4): 498-503.

[11] 王雪帆.一種轉(zhuǎn)子繞組采用變極法設(shè)計(jì)的新型無(wú)刷雙饋電機(jī)[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2003,23(6):108-127.Wang Xuefan.A new brushless doubly-fed machine with a wound-rotor changing-pole winding[J].Proceedings of the CSEE,2003,23(6): 108-127.

[12] 王鳳翔,張鳳閣.磁場(chǎng)調(diào)制式無(wú)刷雙饋交流電機(jī)[M].長(zhǎng)春: 吉林大學(xué)出版社,2004.