一、飞机直流发电机电压控制器的设计与实验(论文文献综述)
张卓然,许彦武,于立,李进才,夏一文[1](2021)在《多电飞机高压直流并联供电系统发展现状与关键技术》文中研究说明多电飞机(MEA)逐步实现机载二次能源的统一,可有效提升飞机能源利用率。高压直流(HVDC)供电系统(EPS)从原理上更容易实现电源的并联运行,利于多发动机/多发电机布局下供电容量的扩展,并实现不中断供电,进一步提升系统的供电品质和鲁棒性。分析了高压直流供电系统的特点与优势,系统总结了高压直流并联供电系统的研究现状,在此基础上阐述了并联供电系统的关键技术和问题。提出并构建基于新型双凸极无刷直流发电机的双通道高压直流并联供电系统,实现了系统均流控制,完成高压直流并联供电时突加突卸负载、投入并联、退出并联等动态过程的实验验证。研究结果表明高压直流并联供电系统具有良好的稳态精度与动态性能,在多电乃至全电飞机(AEA)上有重要研究价值和应用潜力,其动态行为、建模方法和控制保护逻辑等问题值得进一步深入研究与实践。
段立扬[2](2020)在《基于ANPC三电平逆变器的航空用PMSM起动/发电控制策略研究》文中认为起动/发电系统能够大幅度提高了飞机的功率密度与集成度,因而成为多电飞机(MEA)技术的研究热点。针对现在交流供电起动/发电系统线缆多、重量大、效率较低、成本高等问题,本文利用高压直流供电的优势,对有源中点钳位(ANPC)三电平逆变器航空永磁同步电机(PMSM)起动/发电系统的若干关键技术进行深入研究。首先,选择了适用于起动/发电系统的ANPC三电平拓扑,并分析了中点电压平衡控制策略。从拓扑结构、谐波特性、损耗特性、吸收电路设计等方面,对3种典型的二极管NPC、有源NPC、T型NPC三电平进行了详细的对比分析,选出适合于起动/发电系统的ANPC三电平拓扑。由于起动/发电系统即可工作在整流也可工作在发电状态,对ANPC三电平的四象限运行能力进行了分析;针对ANPC三电平上下母线电容电压不平衡的问题,提出了中点电压平衡控制策略。其次,对于实际应用产生的谐振现象进行分析,提出改进的PDPWM调制策略。采用传统的PDPWM调制策略时,吸收电容与回路的杂散电感会产生谐振现象,将造成ANPC三电平逆变器效率降低。为了抑制该谐振,提出改进的PDPWM调制策略,并通过仿真与实验验证了该策略的正确性。进而,在前述研究的基础上,对ANPC三电平逆变器供电的航空用PMSM起动/发电系统控制策略进行了研究。将ANPC三电平逆变器与航空用PMSM结合起来,构成起动/发电系统,针对航空用PMSM起动/发电系统的工作需求,将系统运行分为起动过程与发电过程;针对起动过程提出了转速外环与恒转矩恒功率方式的电机矢量控制;针对高转速发电过程中非弱磁区与弱磁区的电机矢量控制进行了深入分析。同时为了起动/发电系统工作的可靠性,选取模型参考自适应的无速度传感器控制作为系统的备份。通过仿真验证了该起动/发电系统控制策略的有效性。最后,设计了实验平台进行实验验证。在分析设计的基础上,搭建了大电流实验平台,验证了ANPC三电平逆变器应用于航空用PMSM起动/发电系统必须达到的性能指标。并且搭建了ANPC三电平逆变器航空用PMSM起动/发电系统的对拖平台,进一步验证了前述三个方面的相关控制策略的可行性。
孔得琳[3](2020)在《某型航空发动机用起发电机系统的优化设计》文中认为飞机上由液压、燃气涡轮等对飞机发动机进行起动,但是在发动机起动后就不再工作,浪费了飞机上许多空间。随着科技的发展,飞机用电也增多,飞机可利用的空间也越来越小,采用起动发电技术,将飞机上电源发电系统中的发电机用作电动机,在发动机起动时拖动发动机起动,在发动机正常运转时,拖动航空起动发电机高速运行发电。起动发电技术的发展省去航空发动机特有起动装置,节省飞机大量空间,降低了占用空间、系统重量及成本,对于目前飞机的起动以及发电系统的发展具有重要意义。永磁同步电机以其高功率密度、效率高、损耗小、体积小等优点使得其应用于航空起动发电系统具有很大优势,对于系统的小型化、轻量化研究具有重要意义。目前用电量小的飞机起动发电系统为低压直流起动发电系统,而至今低压直流起动发电系统主要采用的还是有刷直流起动发电系统,系统重量大,效率低,本课题针对低压大功率起动发电系统的轻量化、小型化要求,采用永磁同步电机完成系统小型轻量化的优化设计。由小型化航空起动发电系统对航空起动发电机设计的尺寸以及性能指标要求分析,进行航空起动发电机的设计,根据航空系统安全可靠性、功率密度高、强磁弱磁能力等性能要求确定电机槽极配合、转子结构等参数的电机设计方案。并利用电磁仿真对所确定的电机结构进行调整,得到起动发电机的设计。分析电机电磁仿真结果,验证电机设计方案。在所设计电机的定子结构相同情况下,利用新型电机完成对所设计的起动发电机的优化设计,通过对新型电机极槽配合方式、转子结构以及气隙尺寸等电机参数进行电磁仿真优化设计,得到小型化系统的电机优化设计方案。并对电机强磁弱磁性能进行优化设计,通过结构调整来提高永磁同步电机的调磁能力。实现航空起动发电机的优化设计。得到了两种优化方案,确定一种新型电机优化方案与之前所设计的电机方案作对比,针对轻量化、小型化要求完成电机转子、外壳、电机轴、前后端盖以及磁钢压板等主要结构设计。完成控制器硬件电路的模块划分。针对低压大功率系统的大电流、发热严重问题以及系统高频控制要求,完成主要元器件的选择,并构建主要模块即驱动功率模块的设计框架,并完成整体的控制器硬件电路设计,实现与优化大电流、高频系统的控制。对控制器硬件电路进行板块化划分,设计控制器三相电流及母线电流传递及散热结构,解决系统大电流及发热严重等问题,完成航空起动发电系统总体结构设计。搭建航空起动发电系统的实验平台,通过电机基本实验对控制器硬件设计进行验证调试。通过静态力矩系数测试实验,对电机设计参数进行验证;通过起动发电系发电及带载实验,系统在发电空载及带载情况下电流仍呈良好的正弦性波形,并且电压稳定输出28V,系统整体设计得以验证。
葛孟超[4](2020)在《笼型感应电机柔性自激发电控制研究》文中研究表明笼型感应电机以其结构坚固、维护简单、励磁连续可调以及允许输出短路等优势,在风力发电、舰船、飞机、车辆等独立电源系统领域得到了广泛应用。异步电机自激发电通常采用分级投切电容方式。该控制方式存在体积大、不连续、效率低等不足。随着电力电子技术的发展,笼型感应电机和三相电压型PWM整流器相结合,可以构成一类柔性自激发电系统,并成为提升独立电源系统电能密度的有效手段。柔性自激发电系统多应用于原动机转速范围变动较大、负载冲击性较强的场合,本质上是一类多变量、强耦合非线性变参数系统。本文在深入研究笼型异步发电机电磁转矩与PWM整流器物理参量之间动态关系基础上,基于空间矢量调制、分数阶滑模控制、矢量控制和内模控制等理论,提出一种分数阶滑模鲁棒自励磁控制新方法。新方法以发电系统瞬时功率平衡为依据,电压-磁链外环子系统选取整流电压平方和磁链为状态量,通过采用分数阶滑模控制方式,形成电流内环子系统目标指令;电流内环子系统采用内模控制方式,实现鲁棒跟踪控制。为开展验证与物理测试实验,依托现有笼型感应电机发电实验平台,通过开展主电路参数计算和设计驱动电路、模拟信号(电压、电流、转速)采集、DSP最小系统等电路,研制了基于TMS320F28335型DSP的笼型感应电机柔性自激励磁硬件控制系统。为在硬件系统上开展模型算法实时仿真验证,实现控制算法无缝扩展应用,开展了基于模型设计的硬件系统开发研究,采用MATLAB中Embedded coder工具箱,自动生成了系统控制代码,并在负载突变和转速突变的工况下,完成了算法仿真和物理测试实验。控制算法仿真和物理测试结果表明,在负载和转速突变工况下,对于含频率波动、物理参数分散等模型不确定性的柔性自激发电系统,相对于传统电压外环-电流内环前馈解耦控制方法,新的控制方法能有效提高磁链和转矩控制响应速度,减弱系统抖振,实现宽运行范围内变速恒压鲁棒控制,并验证了基于模型设计的硬件系统开发可行性,为独立电源系统研制和控制性能改善,提供了一种新的方法。
张红岩[5](2020)在《航空变频交流发电机控制器研究》文中提出多电飞机在逐步取消液压和气源系统的同时,电源容量要大幅扩充。目前航空发电机的单机容量有限,要为多电飞机的负载供电,需要多台发电机同时工作,使得电源系统复杂度相应增加。其通用发电机控制器(Generator Control Unit,GCU)除了在发电机变转速和变负载条件下维持电压调节点处电压恒定的主功能外,也要与汇流条功率控制器配合,完成飞机电网的供电、故障定位与隔离。本课题以额定功率为250k VA的无刷变频三级式交流起动发电机作为研究对象,其频率范围为360~800Hz,重点对其配套发电机控制器的调压设计、控制保护功能及旋转整流器故障检测技术展开研究。首先,本文介绍了三级式同步发电机的结构及发电调压原理,根据dq坐标系下的数学方程,在Simulink中建立电励磁同步发电机和永磁同步电机模型。采用基于模糊控制的电压调节策略,提高在全速域和各种负载工况下发电系统的电压调节性能,并通过仿真进行验证。其次,在双通道多电飞机电源系统的环境下,对发电机控制器的通用控制及保护功能进行研究,理论分析了在直流分量影响下差动保护误动作的机理。然后,从换相的角度理论分析了旋转整流器故障状态下主励磁机励磁电流的谐波含量,并通过有限元软件构建电机的二维模型仿真验证;同时,采用有限元模型与Simplorer的联合仿真,搭建了旋转整流器故障模型,探讨了基于直流母线电压的旋转整流器短路故障的检测技术。最后,设计了控制器的硬件电路,在硬件平台的基础上,设计了软件程序。基于软硬件设计,在实验平台上验证了调压器的调压策略,优化了发电系统的动态响应性能。
陈洪伟[6](2020)在《混合动力无人飞机的能源管理系统设计与研究》文中指出随着传统能源的逐渐匮乏及环境污染的日益加剧,人类对新能源和环保问题更加重视。传统燃油动力无人飞机因耗油、污染和噪声的因素,未来发展将受到限制,纯电动无人飞机无污染但受限于当前电池能量的密度约束,所以混合动力无人飞机应运而生,既结合了燃油动力无人飞机的动力性,又弥补了纯电动无人飞机的续航能力和负载能力的不足。本文对混合动力无人飞机的能源管理系统进行设计与研究,对发电机整流系统、电池组管理系统和能源管理策略等的关键技术展开研究,以满足系统的动力性和经济性,同时提升系统的直流母线电压的稳定性。本文主要研究内容如下:首先,对混合动力系统的总体方案进行设计。论述了三种不同的混合动力结构,比较了各种结构的优缺点,最终选择串联式混合动力结构。综合考虑无人飞机的动态特性和结构模式要求,选择发动机-发电机组作为系统主能量源,锂电池组作为辅助电源,并对各能源模块进行配置选型。其次,进行永磁同步发电机整流器系统研究,搭建了永磁同步发电机和PWM整流器的数学模型,选用了SVPWM调制方法。对id=0和单位功率因数控制策略进行理论研究,分析永磁同步发电机在不同控制策略下的稳态特性,提出了一种适用于串联式混合动力系统的复合控制策略,在低负载下采用id=0控制策略减少电机内部损耗,高负载下采用单位功率控制策略提升发电系统的效率和功率因数。最后分别对两种控制策略和复合控制策略进行仿真,验证了永磁同步发电系统具有良好的电压稳定性和复合控制策略提升了发电系统的功率因数。然后,研究了储能锂电池管理系统,采用安时积分和电压开路复合算法来精确估算电池剩余电荷量,为电池均衡技术和电池充放电控制提供理论参考。针对传统的电池均衡技术难以满足混合动力无人飞机的需求,提出了一种主被动均衡充电控制技术,加快了均衡速度,降低了电池均衡过程的损耗。选用Buck-Boost变换器作为锂电池组能量双向传输电路,研究了其充放电控制策略,以满足储能锂电池组在负载不同下的工作模式切换要求,提高系统在运行过程中的动态性能,并进行了仿真验证。接着,设计混合动力无人飞机能源管理系统的控制策略,根据系统不同的工作状态建立有限状态机控制策略,快速准确控制双向DC/DC变换器的工作模式,合理分配混合动力输出功率,确保混合动力系统的运行稳定性,仿真验证了控制策略的可行性。最后搭建了混合动力无人飞机能源管理系统的实验样机,并给出了系统硬件设计及软件流程设计,包括各模块硬件电路设计和软件设计流程。实验结果验证了本课题采用的整流控制策略、双向DC/DC控制方法及能源管理控制策略的可行性。
高志强[7](2020)在《多电机协调控制系统的设计与实现》文中研究说明在很多生产领域,都是需要多台电机配合工作才能完成生产实践的。本文首先介绍了多电机协调控制系统的国内外发展现状,多电机在多电飞机、平台式多旋翼飞行器等的应用情况,以此延伸出课题的设计目标,明确了设计多电机协调控制系统的可行性,详细学习了解了多电机协调控制系统的多种相关技术如现代检测技术、建模仿真技术以及软件程序开发技术等。在明确了多电机协调控制系统的总体设计方案以及涉及到的相关技术之后,论文详细阐述了系统硬件和软件的设计与搭建过程。首先应用现代检测技术的相关理论和方法,完成了实验相关硬件的选择并在CAD软件中设计了系统的实验平台,并且完成了实验设备、传感器等硬件的搭建,系统平台采用无刷直流电机为驱动电机。而后应用建模仿真技术的理论方法,在MATLAB/SIMULINK仿真软件中对系统的相关数学模型以及算法进行了建模仿真运行,验证了算法、多电机协调控制策略以及控制系统的合理性,有了硬件和理论基础之后,应用软件程序开发技术,在LabVIEW 18.0中对多电机协调控制系统的软件程序进行了开发设计,运用了多线程技术完成多任务同步处理,其中包含信号输出、数据采集、数据处理、故障模拟以及报表输出等多种功能模块,并且对软件进行了调试、测试、验证等工作,至此完成了系统的全部开发任务。实验阶段,在完成了系统硬件与软件的调试工作之后,对整个系统按照设计的要求进行逐项功能性测试,各项指标都能够满足设计要求,能够实现多任务、多线程的同时运行,验证了软件设计的实际运行,正常、故障等情况下的程序运行都能够达到设计的目标功能,误差率也在合理的范围内,最后将系统运行的各项技术指标以报表的形式输出,经过多次实验,系统运行良好。
文力[8](2020)在《三级式同步电机发电控制的研究》文中认为三级式同步电机是一种具有无刷结构的电励磁电机,其优点是可靠性高和维护成本低,在航空电源系统中广泛应用。由三级式同步电机构成的交流发电系统,可以通过调节励磁电流来达到调压目的。航空三级式同步电机的频率波动会对电压有效值的计算产生不利影响;其次交流发电系统作为一个复杂的非线性系统,其动态性能很难得到保障。基于上述情况,本文开展了对三级式同步电机发电控制的研究。首先,本文阐述了三级式同步电机的工作原理,在Matlab/Simulink软件中建立了数学模型并进行仿真,将仿真结果和电机有限元仿真以及实验结果对比,验证了模型的准确性。然后介绍了交流发电系统的发电控制原理,搭建了调压系统的模型。其次,针对频率波动对电压有效值计算产生的影响进行研究。介绍了定频采样算法、过零点算法和准同步采样算法等三种有效值计算方法,并进行对比仿真,选取了误差最小的准同步有效值算法。由于准同步采样算法的延迟时间较长,又进行了半周期积分优化并且适当减少计算迭代次数。最后通过仿真证明,相比于定频采样算法,准同步采样算法的误差大大减小;相比于优化前的准同步采样算法,优化后的算法延迟时间缩短很多。再次,为了优化交流发电系统的动态性能,引入了变论域模糊PID控制策略。在系统中分别使用常规双环PID控制策略、模糊PID控制策略和变论域模糊PID控制策略三种控制方法,进行暂态仿真,验证了变论域模糊PID控制策略相比于前两者拥有更好的动态调节性能。最后,基于10k VA三级式同步发电机设计了一套数字调压控制器。介绍了其软硬件的设计流程,并使用此控制器对10k VA发电机进行了控制实验。实验结果表明本文提出的准同步采样算法和变论域模糊PID控制策略正确可行。
刘路[9](2020)在《五相感应电机起动/发电系统起动控制研究》文中研究指明多电飞机的出现,解决了传统飞机二次能源带来的空间紧张、可靠性低等问题,提高了飞机的可靠性,其中多电飞机的一项重要技术就是起动/发电技术。随着飞机电源系统的发展,高压直流电源系统已经成为研究热点。感应电机尤其多相感应电机因其结构简单可靠性高等优点,成为高压直流电源系统的可选择方案之一。本文在多电飞机高压直流起动/发电系统背景下,结合多电发动机起动过程中的机械特性,研究了五相感应电机高压直流起动/发电系统的起动控制及实现过程。多电发动机作为起动/发电机起动阶段的负载,其机械特性会发生变化。本文以五相感应电机作为起动/发电机,首先研究了多电发动机起动过程中机械特性变化过程,然后介绍了五相感应电机起动/发电系统运行过程,最后分析了五相感应电机数学模型和五相感应电机定子磁链定向矢量控制技术,为后续研究奠定了基础。五相感应电机起动要求在零速和低速下能够提供所需的起动转矩,并且能够使多电发动机转速达到脱离速。针对以上要求,本文提出了一种基于定子磁链定向的起动控制策略。首先结合五相感应电机定子磁链定向控制特点,设计解耦器,实现了定子电流解耦。然后对几种定子磁链观测模型进行分析,设计了一种符合起动控制要求的定子磁链观测方案。此外,设计调节器对系统进行调节。同时由于选用的感应电机为五相,所以选择了合适的五相SVPWM算法。仿真和实验结果表明,本文所提出的五相感应电机起动/发电系统起动控制策略能够满足多电发动机起动要求。真实的多电发动机不易得到,为了便于开展实验研究,需要对多电发动机机械特性模拟方法进行研究。本文首先确定了需要模拟的变化量,即转速和转矩,通过对发动机起动特性规律进行总结,提出了一种机械特性模拟方法。然后选择普通三相异步电机作为原动机,通过矢量控制技术控制原动机输出需要模拟的转速和转矩变化过程。仿真和实验结果验证了该模拟策略能够实现对多电发动机机械特性的模拟。为对本文所提出的起动控制方案进行验证,搭建了一套五相感应电机起动/发电系统起动控制实验平台。主要包括多电发动机机械特性模拟装置和五相感应电机起动/发电系统起动控制器两大部分。基于此实验平台开展了起动控制实验,实验结果与仿真结果一致,从而验证了本文所提出的起动控制策略的正确性和可行性。
张卓然,李进才,韩建斌,陆嘉伟,石珩[10](2020)在《多电飞机大功率高压直流起动发电机系统研究与实现》文中认为起动发电(SG)一体化是多电飞机(MEA)和全电飞机(AEA)机载主电源系统的重要特征与关键技术。高压直流电源(HVDC)系统输出不受交流电频率约束,电机可工作在更高转速从而提高功率密度,且易于并联提高供电可靠性,已经成为飞机电源系统的重要发展方向。提出三级式高压直流起动发电系统架构,阐述了其组成和工作原理,分析了发电和起动模态下永磁发电机(PMG)、励磁机(ME)和主电机(MG)的运行特性,以及发电模态下励磁机的恒流源和电流放大器特性;研究了起动模态下主电机的转矩产生机理和影响因素以及励磁机单相交流励磁特性。研制成功120kW/270V高压直流起动发电机系统,构建起动发电一体化实验平台,完成了发电及发动机模拟起动运行实验,实验与仿真结果一致,为大功率高压直流起动发电系统在新一代飞机上的应用奠定了理论和技术基础。
二、飞机直流发电机电压控制器的设计与实验(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、飞机直流发电机电压控制器的设计与实验(论文提纲范文)
(1)多电飞机高压直流并联供电系统发展现状与关键技术(论文提纲范文)
1 高压直流并联供电系统 |
1.1 高压直流供电系统 |
1.2 高压直流供电系统研究与应用现状 |
1.3 低压直流与交流并联供电系统 |
1.4 高压直流并联供电系统 |
2 高压直流并联供电系统关键技术 |
2.1 并联供电系统架构 |
2.2 均流控制 |
2.3 故障模式和保护策略 |
2.4 稳定性分析 |
2.5 能量回馈与能量综合管理 |
3 新型双凸极直流发电机并联供电系统与实验验证 |
3.1 双凸极无刷直流电机并联供电系统结构与原理 |
3.2 双凸极高压直流并联供电系统控制方法 |
3.3 双凸极高压直流并联供电系统实验验证 |
4 结论 |
(2)基于ANPC三电平逆变器的航空用PMSM起动/发电控制策略研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
缩略语对照表 |
全文符号一览表 |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景与意义 |
1.2 三电平逆变器研究现状 |
1.2.1 多电平的拓扑结构研究现状 |
1.2.2 三电平逆变器应用研究现状 |
1.3 航空永磁同步电机起动/发电控制策略研究现状 |
1.3.1 航空起动/发电系统研究现状 |
1.3.2 永磁同步电机弱磁与无速度传感器控制研究现状 |
1.4 本文的主要研究内容 |
第2章 航空用PMSM的ANPC三电平逆变器的选取与中点电压平衡研究 |
2.1 典型三电平的对比分析 |
2.1.1 拓扑结构的对比 |
2.1.2 谐波特性对比 |
2.1.3 损耗特性对比 |
2.1.4 吸收电路设计的对比 |
2.1.5 对比的结论 |
2.2 ANPC三电平的四象限运行能力分析 |
2.3 ANPC三电平的中点电压平衡控制策略 |
2.4 本章小结 |
第3章 航空用PMSM的ANPC三电平逆变器调制策略的优化 |
3.1 关断过程的换流回路分析 |
3.2 谐振产生的机理 |
3.2.1 谐振的产生 |
3.2.2 谐振的原理分析 |
3.3 谐振的抑制策略 |
3.3.1 改进型的PDPWM调制策略 |
3.3.2 双脉冲仿真与实验验证 |
3.4 本章小结 |
第4章 基于ANPC三电平航空用PMSM起动/发电控制策略 |
4.1 永磁同步电机的数学模型 |
4.2 航空永磁同步电机的起动控制策略 |
4.2.1 航空永磁同步电机起动系统控制 |
4.2.2 MRAS无速度传感器控制策略 |
4.3 航空永磁同步电机的发电控制策略 |
4.3.1 永磁同步电机发电系统控制 |
4.3.2 弱磁控制策略 |
4.4 本章小结 |
第5章 三电平航空用PMSM起动/发电实验平台设计与实验验证 |
5.1 航空用PMSM起动/发电系统硬件设计 |
5.1.1 系统方案设计 |
5.1.2 器件的选取 |
5.1.3 测量温度的设计 |
5.1.4 采样电路设计 |
5.1.5 测速电路的设计 |
5.2 航空用PMSM起动/发电系统软件设计 |
5.2.1 DSP软件设计 |
5.2.2 故障保护软件设计 |
5.2.3 PWM生成 |
5.3 ANPC三电平逆变器的大电流实验 |
5.4 起动/发电实验平台研制 |
5.5 基于矢量控制的航空用PMSM起动控制策略实验 |
5.5.1 基于矢量控制的航空用PMSM速度外环起动实验 |
5.5.2 恒转矩恒功率起动实验 |
5.5.3 MRAS起动实验 |
5.6 基于矢量控制的航空用PMSM发电控制策略实验 |
5.6.1 基于矢量控制的航空用PMSM电压外环发电实验 |
5.6.2 基于弱磁控制的航空用PMSM发电实验 |
5.7 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 全文工作总结 |
6.2 未来工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历、攻读硕士学位期间的学术成果及科研项目 |
(3)某型航空发动机用起发电机系统的优化设计(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 飞机电源系统概述 |
1.1.3 课题研究意义 |
1.2 航空起动发电系统研究现状 |
1.2.1 起动发电系统工作原理 |
1.2.2 航空起动发电系统研究现状 |
1.2.3 低压大功率永磁同步起动发电系统关键技术 |
1.3 本课题主要研究内容 |
第2章 航空起动发电机设计与分析 |
2.1 引言 |
2.2 电机性能指标分析 |
2.3 航空起动发电机方案设计 |
2.4 电磁仿真结果分析 |
2.5 本章小结 |
第3章 新型电机优化设计 |
3.1 引言 |
3.2 切向式永磁同步电机 |
3.3 航空起动发电机电磁优化设计 |
3.3.1 极槽配合方式优化设计 |
3.3.2 转子结构优化设计 |
3.3.3 强磁弱磁性能优化设计 |
3.4 电机结构优化设计 |
3.5 本章小结 |
第4章 控制器硬件及结构设计 |
4.1 引言 |
4.2 控制器硬件电路设计 |
4.2.1 主控模块设计 |
4.2.2 驱动功率模块设计 |
4.2.3 信号检测模块设计 |
4.2.4 通讯模块设计 |
4.2.5 电源模块设计 |
4.3 控制器结构设计 |
4.4 本章小结 |
第5章 航空起动发电系统的试验与分析 |
5.1 引言 |
5.2 系统实验平台搭建及基础性实验 |
5.2.1 系统实验平台搭建 |
5.2.2 系统基础性实验 |
5.3 电机的静态力矩系数测试实验 |
5.4 系统发电实验 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
(4)笼型感应电机柔性自激发电控制研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 笼型感应电机自激发电系统发展及现状 |
1.2.2 笼型异步发电机控制策略综述 |
1.2.3 基于模型设计的硬件系统开发现状 |
1.3 论文主要研究内容 |
第二章 笼型感应电机柔性自激发电系统模型建立 |
2.1 自激发电系统拓扑结构 |
2.2 笼型感应发电机模型及自励磁控制原理分析 |
2.2.1 坐标变换理论 |
2.2.2 笼型感应发电机ABC坐标系下数学模型 |
2.2.3 笼型感应发电机dq旋转坐标系下数学模型 |
2.2.4 自励磁矢量控制原理分析 |
2.2.5 笼型感应电机空载建压分析 |
2.3 自励磁控制系统模型分析 |
2.3.1 ABC坐标系数学模型 |
2.3.2 dq旋转坐标系数学模型 |
2.4 本章小结 |
第三章 分数阶滑模鲁棒自励磁矢量控制算法分析 |
3.1 分数阶滑模转矩外环控制器设计 |
3.1.1 分数阶微积分理论 |
3.1.2 分数阶滑模切换函数选取 |
3.1.3 分数阶滑模趋近律设计 |
3.1.4 外环控制器设计 |
3.2 电流内环内模控制器设计 |
3.2.1 内模控制理论分析 |
3.2.2 内模控制性质 |
3.2.3 内环控制器设计 |
3.3 仿真实验及结果分析 |
3.3.1 负载突变情况下仿真分析 |
3.3.2 转速突变情况下仿真分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 柔性自激励磁控制系统硬件设计 |
4.1 系统总体构成与工作原理 |
4.2 系统性能指标 |
4.3 自激励磁控制主电路设计 |
4.3.1 直流电容参数计算及选型 |
4.3.2 交流电感参数计算及选型 |
4.3.3 IPM选型 |
4.4 自励磁电源系统设计 |
4.4.1 硬件系统主电源 |
4.4.2 自励磁控制器电源 |
4.4.3 IPM驱动模块电源 |
4.5 自励磁控制器硬件设计 |
4.5.1 核心处理器选型分析 |
4.5.2 采样调理电路设计 |
4.5.3 IPM外围电路设计 |
4.5.4 软启动电路设计 |
4.5.5 保护电路设计 |
4.5.6 通信电路设计 |
4.6 本章小结 |
第五章 基于模型设计的自激控制代码生成 |
5.1 基于模型设计概述 |
5.1.1 开发流程 |
5.1.2 Embeded.coder简介 |
5.2 代码模型搭建 |
5.2.1 中断触发模型搭建 |
5.2.2 电压电流采集模型搭建 |
5.2.3 核心控制算法模型搭建 |
5.2.4 SVPWM波形生成模块搭建 |
5.3 系统参数配置及代码生成 |
5.3.1 系统参数配置 |
5.3.2 系统代码生成 |
5.4 本章小结 |
第六章 笼型感应电机自激发电系统调试及验证 |
6.1 系统调试 |
6.1.1 电源电路调试 |
6.1.2 电压电流采集电路调试 |
6.1.3 转速测量电路调试 |
6.2 系统验证 |
6.2.1 系统建压过程 |
6.2.2 变速条件下系统性能测试及分析 |
6.2.3 负载突变条件下系统性能测试及分析 |
6.3 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
个人简历 |
参研课题 |
已发表的学术论文 |
附录 |
附录A 系统样机原理图 |
A1 系统主供电原理图 |
A2 IPM模块供电原理图 |
A3 IPM驱动电路原理图 |
A4 自激励磁控制器接口板原理图 |
A5 自激励磁控制器核心控制板原理图 |
附录B 系统样机PCB图 |
B1系统主供电PCB图 |
B2 IPM模块供电PCB图 |
B3 IPM驱动电路PCB图 |
B4 自激励磁控制器接口板PCB图 |
B5 自激励磁控制器核心控制板PCB图 |
(5)航空变频交流发电机控制器研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
注释表 |
缩略词 |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 课题研究背景与研究意义 |
1.3 课题研究现状 |
1.3.1 发电机控制器技术性能及指标 |
1.3.2 发电机控制器研究现状 |
1.3.3 发电机故障诊断及保护功能研究现状 |
1.3.4 旋转整流器故障检测技术 |
1.4 本文的主要研究内容 |
第二章 三级式同步发电机系统的原理与建模 |
2.1 引言 |
2.2 变频交流发电系统介绍 |
2.3 三级式同步电机的建模 |
2.3.1 电励磁同步发电机 |
2.3.2 永磁同步电机 |
2.4 基于Simulink的发电系统仿真 |
2.4.1 三级式发电机模型 |
2.4.2 励磁主功率模型 |
2.4.3 控制周期计算模型 |
2.4.4 有效值计算模型 |
2.4.5 调压模型 |
2.4.6 发电系统仿真 |
2.5 本章小结 |
第三章 航空多电飞机发电机控制器控制保护单元 |
3.1 引言 |
3.2 多电飞机电源系统 |
3.2.1 VFSG起动模式 |
3.2.2 VFSG发电模式 |
3.3 GCU的控制功能 |
3.4 GCU的保护功能 |
3.4.1 GCU的保护项目 |
3.4.2 馈线直流分量对差动保护误动作的机理分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 旋转整流器故障检测技术研究 |
4.1 引言 |
4.2 基于励磁机励磁电流的旋转整流器故障检测方法 |
4.2.1 旋转整流器正常工作时的谐波含量分析 |
4.2.2 旋转整流器开路故障时的谐波电流分析 |
4.2.3 旋转整流器短路故障时的谐波电流分析 |
4.2.4 Simplorer仿真验证 |
4.3 基于直流母线电压的旋转整流器故障检测方法 |
4.4 本章小结 |
第五章 发电机控制器系统软硬件设计 |
5.1 引言 |
5.2 硬件设计 |
5.2.1 GCU板卡与接口设计 |
5.2.2 辅助电源电路 |
5.2.3 主控电路 |
5.2.4 励磁主功率电路 |
5.2.5 采样调理电路 |
5.2.6 接触器驱动电路 |
5.3 软件设计 |
5.3.1 GCU工作模式选择设计 |
5.3.2 主程序设计 |
5.3.3 采样调压程序 |
5.3.4 自检功能设计 |
5.3.5 保护功能设计 |
5.4 系统调压实验与分析 |
5.4.1 稳态调压实验 |
5.4.2 动态调压实验 |
5.5 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 全文工作总结 |
6.2 后期工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
(6)混合动力无人飞机的能源管理系统设计与研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 混合动力无人飞机研究现状 |
1.2.2 能源管理策略研究现状 |
1.3 混合动力无人飞机关键技术 |
1.4 本文主要研究内容 |
第二章 混合动力系统总体方案设计 |
2.1 混合动力结构方案选型 |
2.2 混合动力系统总体方案与工作模式 |
2.2.1 混合动力系统总体方案 |
2.2.2 混合动力系统工作模式 |
2.3 混合动力系统能源模块配置选型 |
2.3.1 发动机选型 |
2.3.2 电机选型 |
2.3.3 储能电池选型 |
2.4 本章小结 |
第三章 永磁同步发电机整流系统 |
3.1 永磁同步发电系统的数学建模 |
3.1.1 永磁同步发电机的数学模型 |
3.1.2 PWM整流器的数学模型 |
3.2 永磁同步发电系统的控制策略 |
3.2.1 id=0 控制方法 |
3.2.2 单位功率因数控制策略 |
3.3 永磁同步发电机复合控制策略 |
3.4 仿真分析 |
3.4.1 两种矢量控制策略的对比仿真分析 |
3.4.2 永磁同步发电机复合控制策略仿真分析 |
3.5 本章小节 |
第四章 储能锂电池组管理系统 |
4.1 电池的SOC值估算方法 |
4.2 储能电池均衡控制 |
4.3 双向DC/DC变换器充放电控制 |
4.3.1 双向DC/DC拓扑结构选择 |
4.3.2 双向DC/DC工作原理及建模 |
4.3.3 充电模式电流控制策略与仿真验证 |
4.3.4 放电模式电流控制策略与仿真验证 |
4.4 本章小结 |
第五章 能源管理控制策略 |
5.1 混合动力能源分配与控制方法 |
5.2 有限状态机能量管理控制策略 |
5.2.1 不同工作模式的功率流分析 |
5.2.2 有限状态机能源管理策略的实现 |
5.3 有限状态机能量控制策略仿真验证 |
5.4 本章小结 |
第六章 系统控制器设计及实验验证 |
6.1 系统软硬件设计 |
6.1.1 电源模块 |
6.1.2 信号检测模块 |
6.1.3 PWM驱动模块 |
6.1.4 通讯电路 |
6.1.5 系统软件设计 |
6.2 系统实验验证与分析 |
6.2.1 发电机整流控制器验证 |
6.2.2 电池管理系统实验验证 |
6.2.3 混合动力工作模式验证 |
6.3 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 论文工作总结 |
7.2 后续工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士研究生期间的学术成果 |
(7)多电机协调控制系统的设计与实现(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 论文选题背景 |
1.2 多电机协调控制系统设计实现的目的和意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 多电机协调控制理论的发展 |
1.3.2 飞机分布式电推进发展动态 |
1.3.3 软件系统 |
1.4 主要研究内容和工作 |
1.5 主要章节安排 |
第二章 系统总体方案设计与硬件搭建 |
2.1 系统概述 |
2.1.1 系统设计要求 |
2.1.2 测控系统功能要求和技术指标 |
2.1.3 测控系统主要特点 |
2.1.4 测控系统整体设计方案 |
2.2 实验平台搭建 |
2.3 拖动电机的选择 |
2.4 传感器与负载设备 |
2.4.1 转速传感器 |
2.4.2 负载设备 |
2.5 信号输出与数据采集设备 |
2.5.1 信号输出设备 |
2.5.2 数据采集设备 |
2.6 本章小结 |
第三章 多电机协调控制系统仿真设计 |
3.1 无刷直流电机的数学模型 |
3.2 基于MATLAB/SIMULINK的多电机协调控制系统 |
3.2.1 仿真系统总体设计 |
3.2.2 无刷直流电机本体模型 |
3.3 模糊控制算法 |
3.3.1 模糊控制器构成 |
3.3.2 模糊控制算法的实现过程 |
3.4 偏差耦合控制策略 |
3.5 仿真结果与结论 |
3.6 本章小结 |
第四章 软件的设计与实现 |
4.1 编程软件概述 |
4.1.1 虚拟仪器技术 |
4.1.2 多线程技术 |
4.2 软件总体结构设计 |
4.3 软件模块设计 |
4.3.1 信号输出模块 |
4.3.2 数据采集模块 |
4.3.3 数据处理模块 |
4.3.4 模糊控制系统设计 |
4.3.5 功能模块设计 |
4.4 本章小结 |
第五章 系统调试与运行 |
5.1 硬件调试 |
5.2 软件程序调试 |
5.2.1 Lab VIEW软件程序调试 |
5.2.2 程序调试的问题及其解决方案 |
5.3 系统运行与分析 |
5.4 本章小结 |
总结与展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
致谢 |
(8)三级式同步电机发电控制的研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
注释表 |
第一章 绪论 |
1.1 飞机电源系统概述 |
1.2 三级式同步电机及调压控制器的发展与现状 |
1.2.1 数字调压器的研究现状 |
1.2.2 GCU有效值算法的研究现状 |
1.2.3 交流发电系统调压控制策略的研究现状 |
1.3 课题主要研究内容 |
第二章 三级式交流发电系统的工作原理和建模 |
2.1 引言 |
2.2 三级式同步发电机建模 |
2.2.1 主发电机模型搭建 |
2.2.2 主励磁机模型搭建 |
2.3 交流发电系统调压原理及建模 |
2.4 本章小结 |
第三章 频率对有效值计算影响的研究 |
3.1 引言 |
3.2 几种有效值算法的介绍 |
3.2.1 定频采样算法 |
3.2.2 过零点算法 |
3.2.3 准同步采样算法 |
3.3 频率波动情况下几种有效值算法的仿真比较 |
3.4 准同步采样算法的动态性能优化 |
3.5 被测电压谐波分量对有效值检测结果的影响分析 |
3.6 本章小结 |
第四章 变论域模糊PID控制算法的研究 |
4.1 引言 |
4.2 模糊PID控制的模型仿真 |
4.3 变论域模糊PID控制的模型仿真 |
4.4 本章小结 |
第五章 发电机控制器硬软件设计 |
5.1 引言 |
5.2 系统硬件设计 |
5.2.1 励磁回路电路 |
5.2.2 电源电路 |
5.2.3 采样调理电路 |
5.2.4 DSP和外围电路 |
5.3 系统软件设计 |
5.3.1 DSP主程序设计 |
5.3.2 AD转换程序设计 |
5.3.3 有效值算法程序设计 |
5.3.4 变论域模糊PID程序设计 |
5.4 本章小结 |
第六章 三级式同步电机调压系统的实验研究 |
6.1 引言 |
6.2 系统测试平台 |
6.3 有效值算法实验结果与分析 |
6.4 调压环节实验结果与分析 |
6.4.1 内环PI参数整定实验 |
6.4.2 外环PID参数整定实验 |
6.4.3 变论域模糊PID控制策略调压实验 |
6.5 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 工作总结 |
7.2 需进一步研究的工作 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
(9)五相感应电机起动/发电系统起动控制研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 起动/发电系统的概述 |
1.3 高压直流起动/发电系统研究现状 |
1.3.1 三级式同步电机高压直流起动/发电系统 |
1.3.2 开关磁阻电机高压直流起动/发电系统 |
1.3.3 双凸极电机高压直流起动/发电系统 |
1.3.4 笼型感应电机高压直流起动/发电系统 |
1.4 多相感应电机研究现状 |
1.5 多相感应电机起动/发电系统研究现状 |
1.6 本文主要任务及内容安排 |
第二章 五相感应电机起动/发电系统的基本原理 |
2.1 多电发动机的特点与关键技术 |
2.2 多电发动机起动过程中的机械特性 |
2.3 五相感应电机的起动/发电运行过程 |
2.4 五相感应电机的数学模型 |
2.5 五相感应电机的矢量控制 |
2.6 本章小结 |
第三章 五相感应电机的起动控制策略研究 |
3.1 定子d-q轴电流解耦 |
3.2 定子磁链观测 |
3.2.1 定子磁链观测的i-n模型 |
3.2.2 定子磁链观测的u-i模型 |
3.2.3 起动过程定子磁链观测 |
3.3 调节器设计 |
3.3.1 转速和磁链调节器设计 |
3.3.2 电流调节器设计 |
3.4 五相SVPWM算法 |
3.5 基于定子磁链定向的起动控制策略 |
3.6 本章小结 |
第四章 多电发动机机械特性模拟方法研究 |
4.1 多电发动机机械特性曲线模拟过程 |
4.2 多电发动机机械特性模拟方案 |
4.2.1 原动机选取 |
4.2.2 模拟策略分类 |
4.2.3 基于异步电机的机械特性模拟策略 |
4.3 仿真分析与验证 |
4.4 本章小结 |
第五章 实验平台研制及实验研究 |
5.1 实验平台整体框架 |
5.2 多电发动机机械特性模拟装置设计 |
5.2.1 模拟装置的设计方案和构成 |
5.2.2 模拟装置硬件配置 |
5.2.3 模拟装置软件设计 |
5.3 五相感应电机起动/发电系统起动控制器设计 |
5.3.1 起动控制器硬件设计 |
5.3.2 起动控制器软件设计 |
5.4 整体实验平台实物 |
5.5 实验结果 |
5.6 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 本文的主要工作 |
6.2 进一步工作的展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间的研究成果 |
(10)多电飞机大功率高压直流起动发电机系统研究与实现(论文提纲范文)
1 三级式高压直流起动发电机系统架构 |
1.1 三级式无刷高压直流起动发电机结构与原理 |
1.2 起动发电机系统 |
2 三级式高压直流起动发电机运行特性 |
2.1 工作特性 |
2.2 发电特性 |
2.3 起动特性 |
2.3.1 理论分析 |
2.3.2 单相交流励磁特性 |
2.3.3 主电机转矩特性 |
3 实验验证 |
3.1 发电运行实验 |
3.2 起动运行实验 |
4 结论 |
四、飞机直流发电机电压控制器的设计与实验(论文参考文献)
- [1]多电飞机高压直流并联供电系统发展现状与关键技术[J]. 张卓然,许彦武,于立,李进才,夏一文. 航空学报, 2021(06)
- [2]基于ANPC三电平逆变器的航空用PMSM起动/发电控制策略研究[D]. 段立扬. 湘潭大学, 2020(02)
- [3]某型航空发动机用起发电机系统的优化设计[D]. 孔得琳. 哈尔滨工业大学, 2020
- [4]笼型感应电机柔性自激发电控制研究[D]. 葛孟超. 石家庄铁道大学, 2020(04)
- [5]航空变频交流发电机控制器研究[D]. 张红岩. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [6]混合动力无人飞机的能源管理系统设计与研究[D]. 陈洪伟. 江苏大学, 2020(02)
- [7]多电机协调控制系统的设计与实现[D]. 高志强. 中国民用航空飞行学院, 2020(12)
- [8]三级式同步电机发电控制的研究[D]. 文力. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [9]五相感应电机起动/发电系统起动控制研究[D]. 刘路. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [10]多电飞机大功率高压直流起动发电机系统研究与实现[J]. 张卓然,李进才,韩建斌,陆嘉伟,石珩. 航空学报, 2020(02)