航天用斯特林发电机控制系统的研究

发布时间：2017-09-22 09:38

  本文关键词：航天用斯特林发电机控制系统的研究

  更多相关文章： 太空电源 FPSE 斯特林发电机 单位内功率因数控制 横向磁通

【摘要】：自由活塞式斯特林发电机是一种性能优越的空间电源,其可靠性高和寿命较长的特点有助于提高探测器的安全性和最大巡游半径。空间斯特林发电技术的研究对新能源开发利用、提高探测器性能和空间电源技术应用水平具有重要研究价值。首先,根据自由活塞式斯特林发动机(FPSE)工作原理,采用等温分析方法建立其运动方程,对其采用线性动力学方法得到FPSE频域线性模型方程,经过推导分析得出了振荡频率、活塞幅值比、活塞相位差、机械功率输出表达式和FPSE起振、稳定运行的判别条件,并对FPSE性能参数及动态行为过程进行仿真验证。其次,由直线发电机工作原理,对直线发电机单位内功率因数控制方法进行研究。对FPSE单相直线发电机串联调谐电容矫正控制、虚拟坐标变换前馈解耦矢量控制原理进行分析,并建立Simulink模型对其进行仿真验证;对三相直线发电机直接电流前馈解耦控制原理及其模型进行分析,并建立Simulink仿真模型对其进行验证,为后续实验提供参考依据。再次,对三相圆筒型错齿结构横向磁通永磁直线发电机(TST-TFPMLG)原理进行分析,结合控制器与实验平台实际,介绍了控制器硬件功能;采用模块化编程方法对单位内功率因数控制算法主程序、功能模块程序以及中断服务程序进行C语言编程。整合控制系统各硬件和软件,对单位内功率因数控制系统进行综合调试。最后,进行三相TST-TFPMLG单位内功率因数控制实验。实验之前搭建控制系统实验平台,首先对发电机串联调谐电容矫正控制方法进行实验,然后对振荡原动机机械频率为10Hz、20Hz时分别进行有源内功率因数控制实验。通过实验及数据分析,得出了控制器向TST-TFPMLG提供无功,有功功率输出都增大的结论。
【关键词】：太空电源 FPSE 斯特林发电机 单位内功率因数控制 横向磁通
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V439
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 课题背景及研究目的和意义9-10
• 1.2 斯特林发电机控制系统发展综述10-17
• 1.2.1 斯特林发动机发展综述10-11
• 1.2.2 斯特林发动机分析方法综述11-13
• 1.2.3 国内外斯特林发电机控制研究综述13-17
• 1.3 本文主要研究内容17-19
• 第2章 自由活塞式斯特林发动机原理及模型分析19-35
• 2.0 引言19
• 2.1 自由活塞式斯特林发动机工作原理分析19-21
• 2.2 自由活塞式斯特林发动机模型建立21-25
• 2.3 自由活塞式斯特林发动机模型分析及仿真25-34
• 2.3.1 自由活塞式斯特林发动机模型分析25-30
• 2.3.2 斯特林发动机模型仿真分析30-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第3章 圆筒型直线发电机控制方法研究35-49
• 3.1 引言35
• 3.2 永磁直线发电机原理及其单位内功率因数控制35-37
• 3.3 FPSE单相直线发电机控制方法研究37-42
• 3.3.1 单相直线发电机单位内功率因数控制方法37-40
• 3.3.2 FPSE单相直线发电机控制系统仿真分析40-42
• 3.4 三相直线发电机控制方法研究42-47
• 3.4.1 三相直线发电机单位内功率因数控制方法42-46
• 3.4.2 三相直线发电机控制系统仿真分析46-47
• 3.5 本章小结47-49
• 第4章 新型横向磁通直线发电机控制系统软硬件49-56
• 4.1 引言49
• 4.2 TST-TFPMLG工作原理分析49-50
• 4.3 TST-TFPMLG控制系统硬件介绍50-52
• 4.4 TST-TFPMLG控制系统软件设计52-54
• 4.4.1 主程序设计52-53
• 4.4.2 中断控制程序设计53-54
• 4.4.3 软硬件综合调试54
• 4.5 本章小结54-56
• 第5章 新型横向磁通直线发电机控制系统实验分析56-63
• 5.1 引言56
• 5.2 TST-TFPMLG控制系统试验平台搭建56
• 5.3 TST-TFPMLG控制系统发电实验56-62
• 5.3.1 无源单位内功率因数控制实验57-58
• 5.3.2 有源单位内功率因数控制实验58-62
• 5.4 本章小结62-63
• 结论63-65
• 参考文献65-69
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果69-71
• 致谢71

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本文编号：900112