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第一章 无刷双馈电机的结构特点与运行方式1

1．1 无刷双馈电机的结构型式1

1．1．1 双电机串级联接结构1

1．1．2 双定子结构2

1．1．3 单电机结构3

1．2 无刷双馈电机的定子绕组5

1．2．1 双绕组结构5

1．2．2 单绕组结构7

1．3 无刷双馈电机的转子结构10

1．3．1 笼型转子10

1．3．2 磁阻式转子12

1．3．3 混合式转子13

1．4 无刷双馈电机的运行方式13

1．4．1 自启动与异步运行方式14

1．4．2 同步运行方式14

1．4．3 双馈调速运行方式15

1．4．4 发电机运行方式16

第二章 无刷双馈电机的运行原理与磁场调制机理18

2．1 电机转子的磁耦合作用18

2．1．1 不同转子结构无刷双馈电机的磁场分析18

2．1．2 不同转子结构对电机磁场的影响20

2．1．3 磁阻与笼型转子的等效关系23

2．2 无刷双馈电机的磁场调制机理24

2．2．1 定子主副绕组电流产生的磁动势24

2．2．2 磁阻转子的磁场调制作用25

2．2．3 笼型转子的磁场调制作用28

2．2．4 机电能量转换的实现29

2．3 无刷双馈电机等效电路与电磁转矩30

2．3．1 磁阻转子无刷双馈电机的等效电路与电磁转矩31

2．3．2 笼型转子无刷双馈电机的等效电路与电磁转矩33

2．4 无刷双馈电机中的能量流通关系41

2．4．1 转子电流频率与转差率41

2．4．2 功率、损耗与能量流通关系43

第三章 无刷双馈电机的数学模型与特性仿真46

3．1 磁阻转子无刷双馈电机的数学模型46

3．2 笼型转子无刷双馈电机的数学模型48

3．3 电动运行方式下绕组电压和电流约束51

3．3．1 自启动与异步运行方式51

3．3．2 同步运行方式51

3．3．3 副绕组由正弦波电源供电的双馈运行方式52

3．3．4 副绕组由SPWM变频器馈电的双馈运行方式52

3．4 以MATLAB为平台的数字仿真软件55

3．4．1 MATLAB仿真语言和软件的特点55

3．4．2 基于系统状态变量模型的仿真57

3．5 异步运行的特性仿真61

3．5．1 无刷双馈电机的启动特性62

3．5．2 无刷双馈电机的异步运行特性62

3．5．3 异步运行方式的动态特性68

3．6 同步运行的特性仿真68

3．6．1 同步运行特性68

3．6．2 同步运行方式的动态特性70

3．7 双馈调速运行的特性仿真与运行性能71

3．7．1 恒转矩负载调速特性72

3．7．2 带风机、泵类负载时的调速特性77

3．7．3 双馈运行方式的动态特性79

3．8 无刷双馈电动机的牵入特性81

3．9 无刷双馈电机的发电运行特性仿真83

3．9．1 发电机数学模型83

3．9．2 单机运行的特性仿真84

3．9．3 并网运行的特性仿真85

第四章 无刷双馈电机的参数计算87

4．1 绕组电感计算的磁场分析法88

4．1．1 绕组磁链与电感的计算方法88

4．1．2 磁路饱和对绕组电感的影响90

4．1．3 磁场能量摄动有限元法92

4．1．4 基于ANSYS软件的场路耦合法99

4．2 绕组电感计算的绕组函数法110

4．2．1 绕组函数110

4．2．2 绕组函数法的基本原理111

4．3 凸极磁阻转子无刷双馈电机的参数计算112

4．3．1 主副绕组的电感参数112

4．3．2 电感参数的分析113

4．4 磁障与轴向叠片转子无刷双馈电机的参数计算116

4．4．1 电感参数计算模型116

4．4．2 电感参数的计算与分析118

4．4．3 主要设计变量对电感参数的影响121

4．5 笼型转子无刷双馈电机的参数计算124

4．5．1 电感参数及其谐波分析124

4．5．2 电感参数的转化127

4．5．3 某些设计变量对电感参数的影响130

4．6 电机绕组电感参数的实验测定方法131

4．6．1 静测法132

4．6．2 动测法134

第五章 无刷双馈电机的设计、制造与测试136

5．1 总体设计方案的选取136

5．1．1 电机定转子极数配合136

5．1．2 定子主副绕组结构型式的选取137

5．1．3 转子结构型式的选取138

5．2 定子绕组设计138

5．2．1 主副绕组共用一套绕组138

5．2．2 主副绕组采用双绕组结构139

5．3 磁阻式转子的设计140

5．3．1 凸极式和磁障式磁阻转子140

5．3．2 各向异性轴向叠片式（ALA）磁阻转子141

5．4 笼型转子绕组设计143

5．4．1 笼型转子槽数的确定143

5．4．2 笼条联结方式与制造工艺的选取143

5．5 混合式转子设计145

5．6 无刷双馈电机的测试146

第六章 无刷双馈电机的控制与应用150

6．1 软启动与异步运行的斩波调速控制150

6．1．1 斩波调阻控制原理151

6．1．2 软启动与斩波调速控制的仿真152

6．2 无刷双馈异同步交流电机154

6．2．1 运行方式的转化与副绕组的接线方式154

6．2．2 异步向同步运行的转换与功率因数调节156

6．2．3 异同步交流电机的应用举例157

6．3 无刷双馈电机调速运行的控制策略162

6．3．1 副绕组的功率流向与控制方式的选取162

6．3．2 无刷双馈电机的控制策略163

6．4 无刷双馈电机的串级调速165

6．4．1 亚同步运行时的串级调速方式165

6．4．2 串级调速系统性能的改善167

6．5 无刷双馈电机的矢量控制175

6．5．1 有位置传感器的主绕组磁场定向控制175

6．5．2 无位置传感器的恒功率角控制179

6．6 无刷双馈电机的直接转矩控制186

6．6．1 无刷双馈电机直接转矩控制的基本原理186

6．6．2 副绕组电压空间矢量与磁链的关系187

6．6．3 无刷双馈电机直接转矩控制的实现方法189

6．6．4 直接转矩控制的PWM波形优化192

6．7 采用单向变流器的无刷双馈电机调速系统194

6．7．1 多功能变流器的电路拓扑195

6．7．2 PWM的控制算法197

6．7．3 单向变流器无刷双馈调速系统199

6．8 无刷双馈电机在变速恒频发电系统中的应用及其控制201

6．8．1 无刷双馈变速恒频风力发电机的优势202

6．8．2 无刷双馈变速恒频风力发电系统的控制206

6．8．3 变速恒频风力发电系统的模拟试验研究208

6．8．4 多极超低速无刷双馈变速恒频风力发电机212

附录1 基于MATLAB语言的（6＋2）极笼型转子无刷双馈电机参数计算程序215

附录2 基于MATLAB语言的（6＋2）极ALA转子无刷双馈电机参数计算程序232

参考文献253