多电飞机电驱动负载能量管理技术研究

发布时间：2022-07-14 13:34

　　多电、全电飞机的发展为机载能源架构带来了技术性变革,采用环保高效的电能作为二次能源,驱动传统飞机中由发动机直接驱动的气动能、液压能和机械能负载,整机用电功率和电气负载大幅增长。高压直流电网中大功率电驱动负载具有能量回馈特性,是影响电网安全性和稳定性的重要因素。采用基于储能系统的能量管理技术,实现平抑大功率负载冲击、平衡电网功率等功能,满足飞机电网及电气负载适航要求。以多电飞机高压直流电网为研究背景,设计基于超级电容的有源式储能系统;选取典型电驱动负载EMA进行分析与建模,采用SVPWM电机驱动方法,通过位置、速度和电流三闭环实现负载位移动态控制;根据电网特性适航需求,对超级电容储能系统进行能量分配和容量设计,提出适用于负载大扰动状态的精确线性反馈滑模控制算法,分别建立Boost和Buck模式下的控制算法模型。将EMA负载接入高压直流电网,通过仿真获得其在不同工作状态下对电网电压电流影响规律。建立超级电容储能系统仿真模型,接入带有EMA负载的高压直流电网中。针对负载启动以及扰动状态进行仿真,结果表明基于超级电容的负载能量管理技术能够提高负载启动响应速度,有效减小负载制动和扰动对电网的冲击... 

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
缩略词
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 多电飞机电气系统
        1.1.2 多电飞机电气负载与管理
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第二章 多电飞机电驱动负载能量管理系统设计
    2.1 高压直流电网和电气负载适航管理需求
    2.2 电驱动负载能量管理方案
        2.2.1 多电飞机高压直流电网简化
        2.2.2 能量管理方案确定
    2.3 基于储能装置的负载能量管理系统分析
        2.3.1 储能元件特性分析
        2.3.2 储能系统结构分析
    2.4 本章小结
第三章 多电飞机电驱动负载分析与建模
    3.1 多电飞机电驱动负载
        3.1.1 电能-气压能负载原理分析
        3.1.2 电能-液压能负载原理分析
        3.1.3 电能-机械能负载原理分析
    3.2 永磁同步电机数学模型
    3.3 永磁同步电机矢量控制技术
        3.3.1 电压空间矢量控制原理
        3.3.2 SVPWM控制方法实现
    3.4 EMA三闭环控制系统设计
    3.5 机械传动系统模型
        3.5.1 机械载荷建模
        3.5.2 负载载荷建模
    3.6 本章小结
第四章 基于超级电容的电驱动负载能量管理策略
    4.1 高压直流电网能量管理需求
    4.2 超级电容参数匹配
    4.3 超级电容储能系统控制策略
        4.3.1 双向DC/DC变换器数学模型
        4.3.2 精确线性滑模控制理论基础
    4.4 超级电容储能系统控制算法设计
        4.4.1 Boost模式控制算法设计
        4.4.2 Buck模式控制算法设计
    4.5 本章小结
第五章 系统仿真模型建立与分析
    5.1 系统仿真模型建立
        5.1.1 电驱动负载EMA仿真模型建立
        5.1.2 超级电容储能系统仿真模型建立
    5.2 无储能系统时仿真结果分析
        5.2.1 启动和制动仿真结果分析
        5.2.2 扰动响应仿真结果分析
    5.3 带储能系统时仿真结果分析
        5.3.1 启动与制动响应仿真结果分析
        5.3.2 扰动响应仿真结果分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
在学期间研究成果及发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]DC-DC变换器新型趋近律滑模控制[J]. 刘彦呈,古龙瑞,张勤进.  电力系统及其自动化学报. 2018(01)
[2]超级电容储能型移相半桥DC-DC变换器建模技术研究[J]. 陈志刚,郝翠萍,康章建,常欢欢.  机电信息. 2017(36)
[3]直流供电系统中超级电容应用研究[J]. 谢本建,徐平,许锦兰,林斯正,吴松泽.  电气技术. 2017(12)
[4]永磁同步电动机SVPWM控制技术研究[J]. 荣军,万军华,张敏,万力,安琪.  湖南理工学院学报(自然科学版). 2017(04)
[5]超级电容器的发展及应用现状[J]. 黄晓斌,张熊,韦统振,齐智平,马衍伟.  电工电能新技术. 2017(11)
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[7]回馈能量可控型再生制动控制策略研究[J]. 李强,雷国建,陶华堂.  电气传动. 2017(01)
[8]基于精确线性化理论的超级电容储能系统的非线性控制算法[J]. 李轩,李永丽,常晓勇.  电工技术学报. 2016(21)
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硕士论文
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[3]永磁同步电机在舵机位置伺服系统中的性能研究[D]. 陈威振.南京航空航天大学 2017
[4]多电飞机电网电压监控策略研究[D]. 周迪.南京航空航天大学 2017
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[6]多电化机电系统电—机械负载的建模方法与仿真研究[D]. 赵晨.南京航空航天大学 2016
[7]超级电容器储能装置仿真建模及其应用研究[D]. 何春光.湖南大学 2013
[8]飞机环境控制系统的优化方法研究[D]. 崔高伟.南京航空航天大学 2010
[9]先进飞机电气负载管理技术研究[D]. 马常伟.西北工业大学 2007



本文编号：3661220