舵机用永磁同步电机的设计与温度场分析

针对舵机用大功率永磁同步电机转动惯量低、功率密度高、短时工作制的特点,对定子绕组形式和槽极数配合做了较为合理的选择,确定了电机基本尺寸。电机电磁场有限元分析结果表明,电机具有较高的电气性能。由于电机功率密度高,电磁有效部位细长,电机转速较高,电机温升问题突出。根据传热学理论,建立了永磁同步电机三维瞬态温度场求解模型,确定了表面散热系数。通过有限元分析得到了电机定子绕组铜耗、定子铁心铁耗以及永磁体和转子护套内的涡流损耗。将定子槽内和端部处导线分别等效成若干个导热体、分布排列,得到了更加符合实际情况的电机三维瞬态温度分布结果。试验结果表明设计方案合理。

永磁同步电机伺服系统速度环控制技术

速度环是永磁同步电机伺服系统位置伺服三环控制中间环节,也是重要的控制环节,速度环控制方法和控制技术的好坏直接影响整个系统的动态响应。本文在分析永磁同步电动机工作原理和空间矢量控制原理的基础上,针对永磁同步电机位置伺服三环控制系统中的速度环控制,国内外研究的方法和控制策略进行综述,分析新型速度调节器在控制系统中的作用及工作特点,对速度控制技术方案优缺点进行总结。

表贴式永磁同步电机齿槽转矩抑制的方法

永磁同步电机以其体积小、效率高等优点,已经广泛的应用在工业设备、家电产品和自动控制系统等高要求、高性能的设备中,但是齿槽转矩的存在对永磁电机的运行有着十分不利的影响。齿槽转矩影响了永磁电机的运行性能,因此很多文章研究如何抑制齿槽转矩,将齿槽转矩减小到普遍可以接受的程度。本文全面的对现阶段国内以及国外相关齿槽转矩削弱方法的现状以及削弱电机齿槽转矩的意义进行了综述,详细论述了齿槽转矩产生的机理,从表贴式永磁电机本体设计及参数优化出发,分析文献中齿槽转矩主动削弱方法的优缺点。

航空航天机电伺服系统可靠性设计综述

针对航空航天机电伺服系统,进行了简略的国内外可靠性发展历史和现状的介绍;针对系统中伺服电机、伺服机构和伺服驱动器的可靠性分析方法、失效模式和可靠性设计方法进行了阐述,并对机电伺服系统可靠性设计提出了冗余的设计思想;随后根据国外最新的机电伺服系统设计技术提出了国内的相关产品的发展趋势;最后从设计、方法、试验、数据、人员等方面提出了我国机电伺服系统可靠性发展的不足。

月球钍元素发电技术研究综述

针对月面基站对长时、大功率电能供应技术的需求,介绍了月球钍元素探测进展、钍资源利用方式,综述了月球钍元素发电技术研究现状,主要包括发电相关的钍基熔盐堆技术、热电转换技术、能量管理技术和电能存储技术。分析表明,利用月球钍元素进行发电具有技术可行性,可为后续人类利用月球资源提供参考。

开关磁阻电机功率变换器拓扑结构新技术

开关磁阻电机控制器中的功率拓扑电路结构不同与其他调速电机逆变器结构,其形式灵活多样,各具特点。本文在分析现有典型开关磁阻电机功率变换器结构特点的基础上,综述国内外开关磁阻电机新型驱动功率变换器拓扑电路形式,总结新型功率拓扑结构技术特点,并根据相关文献分析各种功率拓扑结构的优缺点。

箭用组合式伺服动力电源技术研究

基于箭上发电技术,并结合蓄电池与电容构成组合电源,提出一种新型的箭上机电静压伺服机构组合电源供应方案。就箭用组合电源的组合方案、控制方法、仿真分析与试验验证结果进行分析,结果表明,箭用组合电源能够满足机电静压伺服机构的用电需求,其相较于传统化学电池负载调整率更小、供电电压更为平稳,扩容后可向箭上其他电气负载进行供电,是新一代智慧火箭电源方案的重要补充。

永磁同步电机伺服系统电流环控制技术综述

电流环是永磁同步电机伺服系统三环控制最内,也是最重要的控制环节,电流环控制方法和控制技术的好坏直接影响整个系统的动态性能。本文在分析永磁同步电动机数学模型和矢量控制原理的基础上,针对永磁同步电机三环控制系统中的电流环控制国内外研究的方法和控制策略进行综述,分析新型电流调节器在控制系统中的作用及工作特点,探讨现有的电流解耦方法对反电势补偿技术研究发展动态,并对电流控制技术进行总结。

基于滑模变结构的永磁同步电机伺服系统速度控制技术

速度环是永磁同步电机伺服系统三环控制的中间环节,其控制方法和控制技术的优劣直接影响整个系统的动态响应。根据永磁同步电机空间矢量图及矢量控制原理,分析永磁同步电机数学模型和动静态坐标变换方程,由于速度环的比例、积分(Proportion Integral,PI)控制存在速度超调、速度差积分饱和及抗扰动性能差等问题,提出基于滑模变结构的速度环控制方法,设计滑模面及切换函数,构建滑模变结构速度闭环控制器。分析电流环对电机反电势的影响,提出在电流环的设计过程中加入反电势补偿环节的电流控制器,并对电流环进行简化处理。利用仿真软件对系统电流环、速度环及系统进行建模,通过仿真研究,验证系统速度控制策略的可行性。

伺服动力电源技术发展概述

近年来,机电伺服系统在航空、航天领域得到了广泛应用,逐渐形成了新的推力矢量控制和舵面控制实现方式,并推动了伺服动力电源的多样性发展。研究了国外运载火箭、导弹及飞机伺服动力电源技术的发展现状,梳理了各类场景中伺服动力电源的应用特点及未来需求,对比了常见的热电池、锌银电池、锂离子电池及涡轮发电等各类伺服动力电源的技术特点,并提出了高电压、高比功率、高比容量(新型电池,涡轮发电)、一体化/智能化/高可靠等伺服动力电源技术的未来发展方向。

基于知识管理的控制电路功能模块共享应用

知识管理作为一种辅助员工获取、存储、分享、利用和更新知识的有效方式，不仅能为提升员工技术水平、积累实践经验提供有力支撑，还可以与产品化管理机制相结合，帮助企业实现缩短新产品研发周期、产品成熟度快速提升的目标。

新型两相开关磁阻电机结构综述

开关磁阻电机具有结构简单可靠、有体积小、成本低等特点,两相开关磁阻电机是该种电机中结构较为简单的一种,其应用比单相开关磁阻电机更具有普遍性。本文对国内两相开关磁阻电机的基本结构及其拓扑结构进行综述,推导了开关磁阻电机数学模型,探讨了两相开关磁阻电机本体拓扑结构的研究现状及水平,并针对文献中研究的新型两相开关磁阻电机的结构特点及功能进行分析。

五相开绕组电机起动阶段电流控制策略研究

基于运载火箭起动/发电一体化系统高可靠性、高功率密度的需求,针对起动时间短、起动负载大的特点,对不增加铜损且使得相电流幅值最小的三次谐波电流注入率的计算方法开展研究。首先,建立五相开绕组永磁同步电机的数学模型,推导三次谐波电流注入率的解析模型。然后,搭建仿真模型,初步验证以相电流幅值最小为目标的三次谐波电流注入率计算结果的正确性。最终,在原理样机上进行了实验,在负载转矩同为40 Nm的情况下,将相电流幅值从31.5 A降到27 A,降低了14.28%。实验结果与仿真结果基本一致,进一步证明了注入率的正确性。

脉冲等离子体推力器放电室构型参数的影响分析研究

通过开展脉冲等离子体推力器(Pulsed plasma thruster,PPT)放电试验,结合理论计算与分析,研究了放电室构型参数对推力器性能的作用机理与影响规律。结果表明:推进剂烧蚀表面附近电极间距的增大使放电电流的峰值降低;增大电极高宽比使电感梯度提高,并使电磁冲量得到提升。考虑到放电电流集中在推进剂表面附近,电流峰值主要受到放电室上游电极间距的影响,因此,采用在放电室下游增大电极扩张角的方法使电极高宽比增大,通过这种空间上的分离,能够解决增大电流峰值与提高电感梯度之间的矛盾,实现推力器电磁冲量的综合提升。相比于常规PPT所使用的矩形推进剂构型,V形的推进剂构型可有效提升推力器的气动冲量。

航天机电伺服系统产品系列化产品化技术研究

本文通过对航天机电伺服系统产品的系列化和产品化分析,开展了航天机电伺服系统的系列化、产品化体系研究,完成了机电伺服产品型谱建设、多角度多维度货架平台研究与建设、通用产品式组件的通用设计准则研究与建设,以及产品综合试验方法与平台建设;便于进一步提高航天机电伺服系统产品的系列化和产品化进程,同时便于跨领域产品应用拓展。通过关键技术研究和实际应用技术研究,以产品、专业为主线对设计、工艺、生产、试验进行产研一体化的整合,以快速提高研发能力和产品配套能力、缩短研制周期和提高成熟度为目的,大大提高航天机电伺服产品的研制进程和产品质量一致性。

基于自由活塞斯特林发电系统的位置检测方法

自由活塞式斯特林直线电机发电系统因具有高效、长时间在轨、应用能源广泛等性能而得到广泛关注。位置检测方式在自由活塞式斯特林直线电机发电系统中占有重要的地位,可以从中分析发动机设计的合理性与系统工作的稳定性。为了获得自由活塞式斯特林直线电机发电系统由自启动的电动状态到发电状态的动态过程,并为了减小系统的体积、提高系统的密封性,设计了一种基于无位置检测的压力波测试方法。该方法采用一种新型的压力波传感器,配合适当的供电、调理、采集电路,可以实时检测到发动机动子的位置,进而实现发电系统的控制。

五相开绕组永磁容错电机零序电流开环容错控制策略

针对采用陶瓷轴承的五相开绕组永磁容错电机,开展一相开路故障下的容错控制策略研究。首先建立电机的数学模型。然后在没有相电流和为零的约束下推导容错电流指令,实现故障前后转矩脉动一致。进而提出了一种零序空间开环容错控制策略。该容错控制策略中,降阶解耦矩阵不会随故障相位置不同而改变。接着分析相电流幅值随三次谐波电流注入率增加的变化规律,确定使得相电流幅值最小的注入率。最终通过仿真进行验证,仿真结果表明,采用零序空间开环容错控制策略可以在一相开路故障下得到与无故障情况下相同的转矩脉动,验证了所提出的容错控制策略的有效性。此外,在相同转矩下以0.249为注入率注入三次谐波电流,可以将一相开路故障下的相电流峰值降低18.6%。

脉冲等离子体推力器放电电离二维PIC建模与仿真

针对脉冲等离子体推力器(PPT)的放电过程,利用粒子网格-蒙特卡洛(PIC-MCC)方法建立仿真计算模型.以LES-6 PPT为例,加入电离碰撞进行电离仿真.通过粒子运动碰撞与电磁场耦合仿真计算得到电流与电路总电阻的变化规律,揭示了PPT放电过程中等离子体密度分布情况.通过对比不加入粒子预分布与加入粒子预分布的两种条件下的计算结果,得到了加入粒子预分布使带电粒子密度计算结果更接近实验结果的结论.根据PPT的工作过程,在放电之前推力器内存在等离子体,所以在仿真研究中应进行粒子的预分布.文中的研究方法对PPT的粒子方法模拟具有一定的参考意义.

滚珠丝杠副长期贮存润滑研究

滚珠丝杠是航天机电伺服产品中应用广泛的传动机构之一,面对航天产品长期存储的要求,需要对这类传动机构中使用的润滑脂贮存特性进行分析。对2003年产的滚珠丝杠进行采样,并进行启动力矩和正反向连续转矩测量试验。为了避免运输过程中改变丝杠存储状态,整个试验在工厂车间进行,通过高清摄像机记录试验过程,分析总结试验数据,为滚珠丝杠用润滑脂长期存储后性能变化提供参考。

机电伺服系统的组合式能源技术研究

针对当前伺服能源论证需求分析,结合机电伺服系统长时小功率、瞬时高功率、制动负功率的用电特性,提出采用基于能量管理的组合式伺服能源方法,提高了伺服系统的能量利用率;通过试验验证,该方法既满足用电要求,又保证了伺服电源高可靠性、轻小型化的设计,为伺服能源设计提出新思路、新方法。