【摘要】：近幾年,隨著我國低空空域改革的不斷推進和新能源產(chǎn)業(yè)的持續(xù)支持,電動飛機產(chǎn)業(yè)迎來了新的發(fā)展契機。目前,已有多個國家和研究機構設計和開發(fā)了混合動力電動飛機和全電式電動飛機,完成試飛實驗并逐步加以推廣。對于全電式電動飛機,主驅動系統(tǒng)是最關鍵的核心技術,是電動飛機的“心臟”和“大腦”。電動飛機要求主驅動系統(tǒng)傳動效率高、體積小、重量輕、容錯能力高、續(xù)航能力久和爬升輸出轉矩大,因此如何設計和開發(fā)出高性能的航空主驅動系統(tǒng)是研究關鍵之所在。首先,本文根據(jù)動力系統(tǒng)結構特點,給出電動飛機主驅動系統(tǒng)六種結構,重點分析了全電式的拓撲結構。為提高主驅動系統(tǒng)的輕量化程度,分別解析了高性能主驅動電機和逆變器的設計特點。對全電飛機的飛行過程簡要分析,給出實際飛行環(huán)境下的物理特性。完成了全電飛機主驅動系統(tǒng)的初步設計和基本功能分析。其次,對于電動飛機主驅動電機,給出力能密度概念和分析了提高力能密度的方法,基于常規(guī)方法對永磁電機的主要尺寸、永磁體、繞組等初步設計。依次完成高力能密度永磁電機的鐵芯損耗、繞組銅損耗和機械損耗分析,重點分析了考慮逆變器諧波的鐵耗計算,研究了不同電機尺寸對鐵耗的影響規(guī)律�；谟邢拊�,完成主驅動永磁電機的電磁仿真分析;利用遺傳算法,對初步電磁方案進行了優(yōu)化設計�；跍囟葓龊蛡鳠釋W基本理論,給出永磁電機電磁-溫度單邊耦合、雙邊耦合基本求解過程和兩種數(shù)值求解思路,對電動飛機主驅動永磁電機進行初步的電磁-溫度仿真分析。然后,建立永磁電機控制數(shù)學模型,給出總體控制控制策略。完成坐標變換理論推導;重點分析了7段式SVPWM技術原理,給出電壓空間矢量六個扇區(qū)開關動作順序和作用時間;基于矢量控制理論,完成基于SVPWM技術的永磁電機矢量控制仿真分析。給出電動飛機主驅動逆變器電路如智能功率模塊、控制驅動模塊、電源轉換模塊和檢測模塊的硬件原理圖,利用旋轉變壓器完成了電動飛機主驅動電機的速度實時監(jiān)測。完成電動飛機主驅動逆變器軟件流程圖,包括控制主程序和中斷子程序的設計。最后,完成全電式飛機主驅動高力能密度永磁電機研制,該電機額定力能密度指標為8.96kW·N·m/kg~2,最大的力能密度指標為15.9 kW·N·m/kg~2。闡述兩種航空主驅動系統(tǒng)測試平臺,給出反電勢測量方法和永磁電機帶螺旋槳實驗方法。完成航空主驅動電機的實驗數(shù)據(jù)測量,對實驗數(shù)據(jù)進行了簡要分析。實驗數(shù)據(jù)證明,所研制的航空主驅動永磁電機具有很高的能量密度。
【學位授予單位】：沈陽工程學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V242

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 張鳳閣;杜光輝;王天煜;王鳳翔;Wenping CAO;王大朋;;1.12MW高速永磁電機多物理場綜合設計[J];電工技術學報;2015年12期

2 張炳義;王森;馮桂宏;;全電無人機主推進直驅永磁電動機熱負荷研究[J];航空動力學報;2015年05期

3 周忠凱;路尚書;石志學;邢伯陽;;IGCT三電平SVPWM算法關鍵技術仿真研究[J];電力電子技術;2015年03期

4 項松;王吉;張利國;佟勝喜;吳江;劉遠強;;一種高效率螺旋槳設計方法[J];航空動力學報;2015年01期

5 王曉遠;賈珍珍;高鵬;;外轉子輪轂電機電磁場-溫度場的耦合求解分析[J];天津大學學報(自然科學與工程技術版);2014年10期

6 程明;張淦;花為;;定子永磁型無刷電機系統(tǒng)及其關鍵技術綜述[J];中國電機工程學報;2014年29期

7 羅騰騰;;某型飛機復合材料后機身閃電防護設計及應用研究[J];民用飛機設計與研究;2014年03期

8 張鳳閣;杜光輝;王天煜;CAO Wen-ping;;基于多物理場的高速永磁電機轉子護套研究[J];電機與控制學報;2014年06期

9 張炳義;王森;馮桂宏;;基于流固耦合的無人機主推進電機溫度場研究[J];電機與控制學報;2014年06期

10 李立毅;郭楊洋;曹繼偉;嚴柏平;;高速高功率密度風洞電機磁—熱特性的研究[J];電機與控制學報;2013年10期

相關博士學位論文 前3條

1 陸ZK泉;永磁同步電機無傳感器矢量控制技術研究[D];東南大學;2016年

2 劉成成;軟磁復合材料鐵芯永磁電機新型拓撲結構及優(yōu)化設計研究[D];河北工業(yè)大學;2016年

3 王森;無人機主推進高力能密度永磁電動機關鍵技術研究[D];沈陽工業(yè)大學;2014年

相關碩士學位論文 前10條

1 邸建忠;基于軟磁復合材料的永磁同步電機鐵耗特性研究[D];沈陽工業(yè)大學;2017年

2 王路;高壓大功率GaN器件開關過程振蕩問題分析及應用設計研究[D];北京交通大學;2017年

3 郭嘉成;基于高力能密度電機的螺旋槳綜合測試系統(tǒng)研究[D];沈陽工程學院;2017年

4 楊星星;永磁同步電動機無位置傳感器控制[D];華中科技大學;2016年

5 謝立軍;SiC逆變器仿真研究及實驗裝置研制[D];中國電力科學研究院;2015年

6 單曦;全電飛機驅動電機輕量化設計與仿真研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

7 尹青華;永磁同步電動機電磁—機械應力耦合場的研究[D];華北電力大學;2015年

8 王耀玉;全空冷高壓永磁電機電磁—流體—傳熱多物理場分析[D];北京交通大學;2015年

9 趙天旭;全電飛機驅動用五相永磁同步電機研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2013年

10 唐俊;全電飛機用五相PMSM控制系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2013年

本文編號：2792687