混合励磁变频交流起动发电控制器设计与研究

发布时间：2017-11-02 05:12

  本文关键词：混合励磁变频交流起动发电控制器设计与研究

  更多相关文章： 混合励磁电机 转子磁分路 变频交流 起动发电 协调控制 励磁电流

【摘要】：多电/全电飞机技术的发展提高了机上电力容量的需求,使得对于大型航空发动机的电起动成为可能。变频交流电源凭借其结构简单、维护方便、单机容量大且易于实现起动发电技术等特点成为目前乃至未来大中型飞机交流电源系统的发展趋势。新型混合励磁同步电机(Hybrid Excitation Synchronous Machine,HESM)具有起动控制简单、气隙磁场可调节、较高的功率密度及效率等特性,在航空电源系统中具有应用前景,其控制技术的研究对于构建混合励磁变频交流起动发电系统具有重要意义。本文首先分析了混合励磁变频交流起动发电系统的工作原理,讨论了转子磁分路HESM的结构及其励磁电流调节原理,在dq0同步旋转坐标系中建立了转子磁分路HESM的数学模型。通过对励磁磁链与励磁电流关系曲线的拟合,在Matlab/Simulink中建立了混合励磁变频交流起动发电系统仿真模型,通过仿真分析,研究了励磁电流对混合励磁电机起动性能以及发电调压性能的影响。在此基础上进一步开展对转子磁分路HESM变频交流起动发电系统控制策略的研究。讨论了航空发动机起动阻转矩特性,分析了两种发动机电起动方式,探讨了起动发电机一体化设计要求。研究了HESM励磁电流对励磁绕组自感与电枢绕组电感的影响,并由此深入分析了励磁电流对转子磁分路HESM起动控制的影响。针对航空发动机的起动,提出了一种励磁电流、电枢电流协调控制方法,仿真验证了该方法能够提高HESM在高速区的转矩输出能力。研究了一种混合励磁电机控制器,并在起动发电系统原理实验平台上进行实验验证。实验结果表明,励磁电流能够有效改善转子磁分路HESM的起动性能,通过励磁电流与电枢电流的协调控制可以提高转子磁分路HESM在高速区的转矩输出能力,转子磁分路HESM具有应用于航空起动发电系统的潜力。
【关键词】：混合励磁电机 转子磁分路 变频交流 起动发电 协调控制 励磁电流
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V242
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 绪论15-24
• 1.1 航空变频交流发电系统的发展15-19
• 1.1.1 飞机交流发电系统的发展趋势15-18
• 1.1.2 变频交流起动发电技术研究现状18-19
• 1.2 混合励磁电机及其控制技术研究现状19-23
• 1.2.1 混合励磁电机研究现状19-22
• 1.2.2 混合励磁电机控制技术研究现状22-23
• 1.3 课题研究意义及主要内容23-24
• 第二章 混合励磁变频交流起动发电系统结构原理与建模分析24-39
• 2.1 混合励磁变频交流起动发电系统结构和原理24-25
• 2.2 基于MATLAB/SIMULINK混合励磁变频交流起动发电系统建模25-35
• 2.2.1 转子磁分路HESM结构及其混合励磁机理26-27
• 2.2.2 转子磁分路HESM的dq轴数学模型27-29
• 2.2.3 转子磁分路HESM本体建模29-32
• 2.2.4 控制模块32-34
• 2.2.5 混合励磁变频交流起动发电系统模型34-35
• 2.3 混合励磁变频交流起动发电系统仿真运行结果分析35-38
• 2.4 本章小结38-39
• 第三章 转子磁分路HESM起动控制策略研究与分析39-56
• 3.1 引言39
• 3.2 航空发动机对起动发电机性能的要求39-42
• 3.2.1 航空发动机的起动过程39-40
• 3.2.2 电起动机控制方式40-41
• 3.2.3 起动发电机设计要求41-42
• 3.3 转子磁分路HESM励磁电流对起动控制的影响42-48
• 3.3.1 励磁电流对HESM励磁绕组自感的影响43-44
• 3.3.2 励磁电流对HESM电枢绕组电感的影响44-48
• 3.4 转子磁分路HESM起动控制策略48-55
• 3.4.1 转子磁分路HESM电枢电流控制方式48-51
• 3.4.2 转子磁分路HESM励磁电流控制方式51-53
• 3.4.3 转子磁分路HESM起动运行仿真分析53-55
• 3.5 本章小结55-56
• 第四章 转子磁分路HESM起动控制实验验证与分析56-81
• 4.1 引言56
• 4.2 混合励磁变频交流起动发电控制器硬件系统设计56-66
• 4.2.1 核心控制电路57-58
• 4.2.2 主功率电路及其驱动电路58-59
• 4.2.3 励磁功率电路及其驱动电路59-61
• 4.2.4 检测调理电路61-64
• 4.2.5 保护电路64-65
• 4.2.6 辅助电源电路65-66
• 4.3 混合励磁变频交流起动发电控制器软件程序设计66-68
• 4.3.1 主程序66-67
• 4.3.2 中断程序67-68
• 4.4 实验平台构成68-69
• 4.5 实验验证与分析69-80
• 4.5.1 转子磁分路HESM本体特性分析69-71
• 4.5.2 电动实验验证71-78
• 4.5.3 起动发电切换实验78
• 4.5.4 发电调压实验78-80
• 4.6 本章小结80-81
• 第五章 总结与展望81-83
• 5.1 本文工作总结81
• 5.2 工作展望81-83
• 参考文献83-88
• 致谢88-89
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文89

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 朱婷婷;邓智泉;王宇;;并列式混合励磁磁通切换型电机及其电流矢量控制策略研究[J];中国电机工程学报;2012年15期

2 黄明明;林鹤云;金平;颜建虎;;新型混合励磁同步电机分区控制系统分析与设计[J];中国电机工程学报;2012年12期

3 徐轶昊;朱晓琴;刘闯;肖开祥;;新型切向/径向磁路并联混合励磁同步电机[J];中国电机工程学报;2010年36期

4 杨善水;张旭明;张卓然;周波;;基于有效值检测的航空变频交流发电机调压技术[J];南京航空航天大学学报;2010年06期

5 王舰;;浅析民用飞机电源系统发展趋势[J];内江科技;2009年05期

6 程国华;;大型民用飞机电源系统的现状与发展[J];民用飞机设计与研究;2008年04期

7 杨成峰;林鹤云;刘细平;;新型非对称交错混合励磁同步电机电磁设计[J];中国电机工程学报;2008年24期

8 倪有源;王群京;张学;;爪极发电机空载漏磁计算[J];中国电机工程学报;2008年17期

9 王群京;倪有源;张学;李争;;基于三维等效磁网络法计算混合励磁爪极发电机负载特性[J];电工技术学报;2006年06期

10 葛笑;张琪;黄苏融;;磁极分割型混合励磁电机等效磁路法分析[J];电机与控制应用;2006年01期

，

本文编号：1130115