启动/发电双功能系统正日益成为现代先进机载电气设备的一个重要发展方向。电磁式无刷交流同步电机已在飞机电源系统中得到了广泛的应用,如果能在此基础上实现启动,发电双功能,将有助于降低研究周期和开发成本。单相交流励磁作为一种新型的启动方案提出来以后,有人对其励磁特性进行了研究,得出了一些重要的结论,但对具体的启动过程的研究还是一个空白。
　　 本文针对电磁式无刷交流同步发电机建模分析的困难,提出一种在MATLAB环境中为此类电机构造PSB模型的方法,即利用PSB中的测量元件模块和受控电源模块构成电机的数学模型与电路拓扑模型,从而实现了高效率、高质量的“电路一电机-控制”系统的混合仿真。这一建模方法有效地解决了带电力电子装置的复杂电机控制仿真问题,并可方便地推广到各种机电混合系统的建模分析中。
　　 本文建立了电磁式无刷交流同步电机启动过程的MATLAB仿真模型,进行了单相交流励磁启动过程的仿真,针对仿真中出现的具体问题提出了相应的解决办法;初步研究了三相交流励磁的励磁特性,对三相交流励磁启动过程进行了仿真研究,并与单相交流励磁的情形进行了对比分析,得到了两种方案各自的优缺点;建立了电磁式无刷交流同步电机启动一发电的仿真模型,进行了启动/发电转换过渡过程的研究;用C++ Builder编制了电磁式无刷交流同步电机启动/发电双功能系统的仿真界面,对启动模型、发电模型、启动/发电转换模型进行了封装。
　　 本文还提出了一种新的无刷交流同步电机双功能系统电动状态励磁方案,即采用励磁机单相交流励磁的方案。分析了该励磁方案的基本工作原理,推导了励磁机转子电枢绕组中产生的感应电势的计算公式,理论和实验证明是正确的。进行了单相交流励磁和直流励磁的对比实验以及静止状态下的仿真和实验,结果表明从静止状态到额定转速,单相交流励磁方案都能够给主电动机提供励磁。理论、仿真和实验具有一致性,比较其它可能的方案简单可靠。