航空油冷三级式无刷发电机流固耦合传热研究及散热优化

航空三级式无刷发电机具有高电负荷、高磁负荷、体积小、质量轻的特点,导致损耗大和散热困难,因此精确的温度场分析和高效的散热是实现航空三级式无刷发电机高功率密度设计和安全可靠运行的重要基础。该文首先以喷油冷却三级式无刷发电机作为研究对象,分析各级电机损耗的组成与分布特性。构建了考虑到气液两相流的三维全域流固耦合模型,深入探究油气两相混合分布状态。建立三级式无刷发电机温度场模型,研究了各级电机在不同工况下的局部热点分布特性。然后提出一种转子集成甩油盘的散热优化方法,对比研究了优化方法对冷却油分布规律和散热能力的影响,结果显示电机最高温升从71.9℃降到了62.6℃。最后通过样机实验验证了流固耦合传热研究的精确性和散热优化方法的有效性。

航空并列式混合励磁无刷直流发电机短路特性研究

结合航空低压直流电源系统应用特点,对并列式混合励磁无刷直流电机短路特性开展研究。分析永磁与双凸极电机段绕组耦合关系与电感特性,揭示并列式混合励磁电机高电抗特征,在此基础上研究直流侧短路故障下的电枢反应与短路电流变化规律;根据绕组拓扑形式特点,围绕两类相间短路故障,系统分析短路电流与整流输出电压特性,探讨电机中性点连接方式对短路电流的影响,提出并列式混合励磁无刷直流发电机不同短路故障下的短路电流抑制与短路保护方法。研制12300r/min、11kW低压直流电源系统并列式混合励磁无刷直流发电机系统,并进行短路实验验证。理论与实验结果表明,并列式混合励磁无刷直流电机具有较好的短路电流抑制能力,在航空直流电源系统中具有重要的应用优势与价值。

航空三级式直流发电系统瞬变电压抑制技术研究

三级式无刷发电系统是当前多电飞机等航空飞行器的主流电源系统,发电系统通常需要在大倍数功率过载和空载状态进行切换,而在航空电源标准中对瞬变电压峰值和恢复时间都有严格要求,随着功率密度和转速指标不断提高,发电系统交流频率和电机绕组感性成分逐渐增大,负载切换下瞬变电压抑制成为关键难题。本文研究了高压三级式直流发电系统瞬变电压的产生机理和多种抑制方法,通过仿真和理论分析了抑制手段及效果,进行了多种方法的优劣性综合对比,能够为新一代高速大功率航空三级式发电系统设计和可靠应用提供参考。

考虑系统不确定性的高压直流发电机控制策略

为满足多电飞机的供电性能需求,针对供电系统中存在的线路电缆老化、部件参数时变、大功率负载突加突卸等不确定干扰,提出了一种基于H∞混合灵敏度的鲁棒控制策略;通过状态空间方程搭建发电机数学模型,以最大化系统抗不确定性干扰能力为目标,对发电系统模型参数不确定性和外部干扰不确定性进行分析,合理的选择权函数,设计了针对高压直流(high voltage direct current,HVDC)飞机发电系统的鲁棒控制器;仿真实验表明,发电系统鲁棒控制器对不确定性因素带来的振荡具有良好的抑制效果,使系统具有较强的鲁棒性。