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1 EL ECTR IC MACH IN ES AND CON TROL Vol113 No14 July 2009,,, (, ) :,,,, ANSYS,,,, : ; ; ; ; : TM 351 : A : X (2009) Fin ite element analysis of brushless doubly2fed machine with equidistant cage rotor DENG Xian2m ing, FANG Rong2hui, WANG Kang, ZHANG Xiao ( School of Information and Electrical Engineering, China University of M ining and Technology, Xuzhou , China) Abstract: The p roblem of inefficiency of brushless douldy fed machine (BDFM ) w ith cage rotor is re2 searched. The efficiency depends on efficiency of rotor m agnetic field pole2number conversion and leak2 age impedance of rotor. Op timal design of BDFM structure is the original app roach to imp rove perform2 ance. Based on analysis of characteristic of BDFM with cage rotor, a new rotor structure equidistant cage rotor is p resented. The novel rotor has communal end link and independent cascade rotor conductor loop. The p itch of the loop s is equal. It is done that finite element analysis of different rotor structures by ANSYS. Rotor magnetomotive force harmonic content and leakage impedance param eter are calculated. The result show s that the rotor resistance and leakage impedance of BDFM w ith new rotor structure are small, and rotor harmonic magnetic field contents, corresponding w ith poles of stator power w indings and control w indings, are high; the other high2order harmonic magnetic field contents are low. Key words: finite element analysis; brushless doubly fed machines; equidistant cage rotor; rotor harmon2 ic magnetic field; rotor leakage impedance : : (XG07017) : (1970 ),,,, ; (1962 ),,,, ; (1986 ),,, ; (1977 ),,,,

2 508 0 ( brushless doubly2fed machine, BDFM ) [ 1 ],, [ 2 ] P p,, f p ; P c,, f c, [ 1, 3 ],,, ( ),,, [ 4-5 ] [ 10 ], [ 6-9 ] ANSYS,,,, P p = 3, P c = # 2 #,,,,,,,,,,, 3, 3 #,,,,,,,,,, :, 1, 1 # ;, 2, 2 # ( ) P p + P c = 4, P p = 3 P c = 1,, 2 3, AN2 SYS,, 1, 3 1 # 2 # 3 #, 4 6

3 4 509, 1 # 2 # 3 #, ANSYS,, , 1 #, P p = 3 P c = 1,, 1 #, 2 #, P p = 3 P c = 1,,,, 2 #, 3 #, P p = 3 P c = 1,, 3 #

4 510,,,, 3 # 3, ANSYS,, 1 #,,,, (3 # ),,,,, ANSYS, 1 # 2 # 3 #, 2, r rp ; r rc ; L rp ; L rc 2 Table 2 Rotor leakage im pedance of BD FM r rp / r rc / L rp /H L rc /H 1 # # # , 1 #, ; 3 #, : [ 1 ] W ILL IAMSON S, FERREIRA A C, WALLACE A K. Generalised theory of the brushless doubly2fed machine Part 1: Analysis[J ]. IEE Proceedings Electric PowerApplication, 1997, 144 (2) : [ 2 ]. [ J ]., 2001, 21 (7) : YANG Shunchang. Feature of electromagetic design for brushless doubly2fed machines [ J ]. Proceedings of the CSEE, 2001, 21 (7) : [ 3 ],. [ J ]., 2003, 23 (11) : DENG Xianm ing, J IANG Jianguo. The p rinciple and electromag2 netic design of brushless doubly2fed machine [ J ]. Proceedings of the CSEE, 2003, 23 (11) : [ 4 ],,. [ J ]., 2008, 12 (5) : DENG Xianm ing, ZHANG Haizhong, SH I Huajie. Analysis of starting characteristics of cage2rotor brushless doubly2fed machine [ J ]. E lectric M achines and Control, 2008, 12 (5) : [ 5 ]. [ J ]., 2000, 6 (6) : ZHANG W ei. Power flow in brushless doubly2fed machine under motor operation [ J ]. ElectricM achines and Control, 2000, 6 (6) : [ 6 ] XU Longya, WANG Fengxiang. Comparative study of magnetic cou2 pling for a brushless doubly2fed machine with reluctance and cage ro2 tors [C ] / / Industry Applications Conference, IEEE2IAS AnnualMeet2 ing, Oct. 5-9, New Orleans, Louisiana (1) : [ 7 ],,. [ J ]., 2002 (4) : ZHANG Fengge, WANG fengxiang, WANG Zheng. Comparative experiment study on the performance of brushless doubly2fed ma2 chine with different rotor structures [ J ]. Proceedings of the CSEE, 2002, 22 (4) : ( 522 )

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