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补偿脉冲发电机(Compensated pulsed alternator, CPA)是一种结合惯性储能技术和磁通压缩原理来向小负载提供高功率大电流脉冲的旋转同步发电机。空芯补偿脉冲发电机(Air-core CPA, ACPA)是采用了空芯结构的CPA，其集高储能密度、高功率密度和脉冲成型能力三大优势于一体，被认为是最具有潜力的小型化高能脉冲功率电源之一。与铁芯补偿脉冲发电机(Iron-core CPA, ICPA)相比，ACPA存在励磁功率大，转速高的问题，这对现有的有刷ACPA的电刷滑环系统是极大的负担，导致了系统的可靠性和安全性较低。因此本文提出了一种无刷励磁空芯脉冲发电机(Brushless self-excited ACPA, BSACPA)，拟采用旋转交流励磁，通过脉冲自励与他励相结合的方式，既可以对励磁电流波形进行调节，又能解决高速大电流导致的电刷磨损发热的问题。此外，本文还进一步提出了一种电动发电机组集成一体化BSACPA，将电动机、初始励磁源与BSACPA集成于一体，使得ACPA系统进一步小型集成化。
本文从理论、仿真和实验方面对BSACPA进行了充分论证，主要内容如下：
(1)对多种同步发电机的无刷励磁方案应用在ACPA系统中进行了对比分析，提出了一种可行的BSACPA拓扑结构，并在此基础上进一步提出了电动发电机组集成一体化BSACPA方案。
(2)提出了一种新型反相序级联鼠笼式转子绕组结构及其设计方法，省去了传统反相序级联绕线式绕组的四个端部，减小了转子电阻(损耗)，缩短了电机轴向长度，提高了电机功率密度，这种结构亦能在普通的铁芯级联式无刷双馈电机内采用。
(3)研究了BSACPA的设计方法与性能分析理论，主要包括：该新型电机的基本运行原理、电机的能量流动理论、电机内电磁场的分析方法、稳态等效电路模型、电机系统在dq坐标系中的瞬态电压-磁链方程组、电磁参数及结构参数的计算程序、样机的设计与优化、样机性能仿真、高速转子动力学仿真与强度校核、电机温升仿真等，为BSACPA设计提供了理论依据与案例。
(4)研制了一台电动发电机组集成一体化BSACPA样机，并开展了电机基本测试实验及低速时的脉冲放电实验。实验结果与仿真结果基本吻合，验证了电机的运行原理。
本文从理论、仿真和实验方面对BSACPA进行了充分论证，主要内容如下：
(1)对多种同步发电机的无刷励磁方案应用在ACPA系统中进行了对比分析，提出了一种可行的BSACPA拓扑结构，并在此基础上进一步提出了电动发电机组集成一体化BSACPA方案。
(2)提出了一种新型反相序级联鼠笼式转子绕组结构及其设计方法，省去了传统反相序级联绕线式绕组的四个端部，减小了转子电阻(损耗)，缩短了电机轴向长度，提高了电机功率密度，这种结构亦能在普通的铁芯级联式无刷双馈电机内采用。
(3)研究了BSACPA的设计方法与性能分析理论，主要包括：该新型电机的基本运行原理、电机的能量流动理论、电机内电磁场的分析方法、稳态等效电路模型、电机系统在dq坐标系中的瞬态电压-磁链方程组、电磁参数及结构参数的计算程序、样机的设计与优化、样机性能仿真、高速转子动力学仿真与强度校核、电机温升仿真等，为BSACPA设计提供了理论依据与案例。
(4)研制了一台电动发电机组集成一体化BSACPA样机，并开展了电机基本测试实验及低速时的脉冲放电实验。实验结果与仿真结果基本吻合，验证了电机的运行原理。