本文關(guān)鍵詞：混合勵(lì)磁變頻交流起動(dòng)發(fā)電控制器設(shè)計(jì)與研究

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【摘要】：多電/全電飛機(jī)技術(shù)的發(fā)展提高了機(jī)上電力容量的需求,使得對于大型航空發(fā)動(dòng)機(jī)的電起動(dòng)成為可能。變頻交流電源憑借其結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、單機(jī)容量大且易于實(shí)現(xiàn)起動(dòng)發(fā)電技術(shù)等特點(diǎn)成為目前乃至未來大中型飛機(jī)交流電源系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。新型混合勵(lì)磁同步電機(jī)(Hybrid Excitation Synchronous Machine,HESM)具有起動(dòng)控制簡單、氣隙磁場可調(diào)節(jié)、較高的功率密度及效率等特性,在航空電源系統(tǒng)中具有應(yīng)用前景,其控制技術(shù)的研究對于構(gòu)建混合勵(lì)磁變頻交流起動(dòng)發(fā)電系統(tǒng)具有重要意義。本文首先分析了混合勵(lì)磁變頻交流起動(dòng)發(fā)電系統(tǒng)的工作原理,討論了轉(zhuǎn)子磁分路HESM的結(jié)構(gòu)及其勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)原理,在dq0同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中建立了轉(zhuǎn)子磁分路HESM的數(shù)學(xué)模型。通過對勵(lì)磁磁鏈與勵(lì)磁電流關(guān)系曲線的擬合,在Matlab/Simulink中建立了混合勵(lì)磁變頻交流起動(dòng)發(fā)電系統(tǒng)仿真模型,通過仿真分析,研究了勵(lì)磁電流對混合勵(lì)磁電機(jī)起動(dòng)性能以及發(fā)電調(diào)壓性能的影響。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步開展對轉(zhuǎn)子磁分路HESM變頻交流起動(dòng)發(fā)電系統(tǒng)控制策略的研究。討論了航空發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)阻轉(zhuǎn)矩特性,分析了兩種發(fā)動(dòng)機(jī)電起動(dòng)方式,探討了起動(dòng)發(fā)電機(jī)一體化設(shè)計(jì)要求。研究了HESM勵(lì)磁電流對勵(lì)磁繞組自感與電樞繞組電感的影響,并由此深入分析了勵(lì)磁電流對轉(zhuǎn)子磁分路HESM起動(dòng)控制的影響。針對航空發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng),提出了一種勵(lì)磁電流、電樞電流協(xié)調(diào)控制方法,仿真驗(yàn)證了該方法能夠提高HESM在高速區(qū)的轉(zhuǎn)矩輸出能力。研究了一種混合勵(lì)磁電機(jī)控制器,并在起動(dòng)發(fā)電系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn)平臺上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,勵(lì)磁電流能夠有效改善轉(zhuǎn)子磁分路HESM的起動(dòng)性能,通過勵(lì)磁電流與電樞電流的協(xié)調(diào)控制可以提高轉(zhuǎn)子磁分路HESM在高速區(qū)的轉(zhuǎn)矩輸出能力,轉(zhuǎn)子磁分路HESM具有應(yīng)用于航空起動(dòng)發(fā)電系統(tǒng)的潛力。
【關(guān)鍵詞】：混合勵(lì)磁電機(jī) 轉(zhuǎn)子磁分路 變頻交流 起動(dòng)發(fā)電 協(xié)調(diào)控制 勵(lì)磁電流
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V242
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 緒論15-24
• 1.1 航空變頻交流發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展15-19
• 1.1.1 飛機(jī)交流發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢15-18
• 1.1.2 變頻交流起動(dòng)發(fā)電技術(shù)研究現(xiàn)狀18-19
• 1.2 混合勵(lì)磁電機(jī)及其控制技術(shù)研究現(xiàn)狀19-23
• 1.2.1 混合勵(lì)磁電機(jī)研究現(xiàn)狀19-22
• 1.2.2 混合勵(lì)磁電機(jī)控制技術(shù)研究現(xiàn)狀22-23
• 1.3 課題研究意義及主要內(nèi)容23-24
• 第二章 混合勵(lì)磁變頻交流起動(dòng)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與建模分析24-39
• 2.1 混合勵(lì)磁變頻交流起動(dòng)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理24-25
• 2.2 基于MATLAB/SIMULINK混合勵(lì)磁變頻交流起動(dòng)發(fā)電系統(tǒng)建模25-35
• 2.2.1 轉(zhuǎn)子磁分路HESM結(jié)構(gòu)及其混合勵(lì)磁機(jī)理26-27
• 2.2.2 轉(zhuǎn)子磁分路HESM的dq軸數(shù)學(xué)模型27-29
• 2.2.3 轉(zhuǎn)子磁分路HESM本體建模29-32
• 2.2.4 控制模塊32-34
• 2.2.5 混合勵(lì)磁變頻交流起動(dòng)發(fā)電系統(tǒng)模型34-35
• 2.3 混合勵(lì)磁變頻交流起動(dòng)發(fā)電系統(tǒng)仿真運(yùn)行結(jié)果分析35-38
• 2.4 本章小結(jié)38-39
• 第三章 轉(zhuǎn)子磁分路HESM起動(dòng)控制策略研究與分析39-56
• 3.1 引言39
• 3.2 航空發(fā)動(dòng)機(jī)對起動(dòng)發(fā)電機(jī)性能的要求39-42
• 3.2.1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過程39-40
• 3.2.2 電起動(dòng)機(jī)控制方式40-41
• 3.2.3 起動(dòng)發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)要求41-42
• 3.3 轉(zhuǎn)子磁分路HESM勵(lì)磁電流對起動(dòng)控制的影響42-48
• 3.3.1 勵(lì)磁電流對HESM勵(lì)磁繞組自感的影響43-44
• 3.3.2 勵(lì)磁電流對HESM電樞繞組電感的影響44-48
• 3.4 轉(zhuǎn)子磁分路HESM起動(dòng)控制策略48-55
• 3.4.1 轉(zhuǎn)子磁分路HESM電樞電流控制方式48-51
• 3.4.2 轉(zhuǎn)子磁分路HESM勵(lì)磁電流控制方式51-53
• 3.4.3 轉(zhuǎn)子磁分路HESM起動(dòng)運(yùn)行仿真分析53-55
• 3.5 本章小結(jié)55-56
• 第四章 轉(zhuǎn)子磁分路HESM起動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析56-81
• 4.1 引言56
• 4.2 混合勵(lì)磁變頻交流起動(dòng)發(fā)電控制器硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)56-66
• 4.2.1 核心控制電路57-58
• 4.2.2 主功率電路及其驅(qū)動(dòng)電路58-59
• 4.2.3 勵(lì)磁功率電路及其驅(qū)動(dòng)電路59-61
• 4.2.4 檢測調(diào)理電路61-64
• 4.2.5 保護(hù)電路64-65
• 4.2.6 輔助電源電路65-66
• 4.3 混合勵(lì)磁變頻交流起動(dòng)發(fā)電控制器軟件程序設(shè)計(jì)66-68
• 4.3.1 主程序66-67
• 4.3.2 中斷程序67-68
• 4.4 實(shí)驗(yàn)平臺構(gòu)成68-69
• 4.5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析69-80
• 4.5.1 轉(zhuǎn)子磁分路HESM本體特性分析69-71
• 4.5.2 電動(dòng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證71-78
• 4.5.3 起動(dòng)發(fā)電切換實(shí)驗(yàn)78
• 4.5.4 發(fā)電調(diào)壓實(shí)驗(yàn)78-80
• 4.6 本章小結(jié)80-81
• 第五章 總結(jié)與展望81-83
• 5.1 本文工作總結(jié)81
• 5.2 工作展望81-83
• 參考文獻(xiàn)83-88
• 致謝88-89
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文89

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1130115