基于改进FMECA的多电飞机起动/发电系统风险评估

针对现有故障模式影响与危害度分析(Fault Modes Effects and Criticality Analysis,FMECA)主观性较强、评估结果不够准确的缺陷,提出一种改进FMECA风险评估方法。该方法采用Kendall协调系数对专家打分进行一致性分析与权重分配,利用基于马氏距离的逼近理想解排序法(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution,TOPSIS)进行故障模式风险等级排序。在详细分析多电飞机起动/发电系统故障模式及其发生概率、故障发生严酷度和可探测度的基础上,解算了专家评判数据的权重,开展了风险等级排序研究。以多电飞机起动/发电系统故障模式为研究对象,进一步采用基于加权相对贴近度的不确定性量化方法,对改进FMECA方法与现有FMECA、模糊FMECA方法进行了比较研究,结果表明改进FMECA方法的不确定性量化指标降低幅度较大,可以获得较好的风险评估结果。

异步电机起动/发电系统的研究

简述了国民经济各个领域对异步电机发电和起动/发电技术的需求。结合对18kW某起动/发电系统的研究工作,阐述了异步电机起动/发电系统中的三个关键技术:异步电机发电的瞬时转矩控制技术、起动和发电的系统综合设计技术、宽转速范围内提供恒压电功率技术。这些关键技术使系统大大提高了发电的动静态品质和起动性能。例如:输出电压在突加突卸71%的额定负载时,电压变化小于8V,恢复时间仅为10ms,大大低于美军标恢复时间20～30ms的规定;。这些初步的研究成果显示了异步电机一旦和现代电力电子技术控制理论相结合,将会获得许多优良的品质。异步电机发电技术和起动/发电技术将会在飞机、坦克、装甲车等国防工业中,在混合动力汽车民用工业中,在风力发电中得到广泛应用,是对国民经济影响较大、值得关注的技术。

基于Simplorer的三相开关磁阻起动/发电系统建模研究

在分析开关磁阻起动/发电系统(SRS/G)运行机理的基础上,提出了一种基于Ansoft/Sim-plorer的SRS/G系统建模方法.该方法利用Simplorer的电路元件库搭建SRS/G的功率变换器及其外围电路,根据SRM小信号分析模型进行比例积分(PI)参数整定和参数优化,电机起动时采用转速外环PI调节加内环电流斩波、发电时采用电压外环PI调节加内环变开通角的控制策略对SRS/G系统进行了仿真分析.仿真结果与样机试验结果的比较验证了模型的正确性.该模型修改容易、直观性强,便于对不同的控制策略进行特性分析,为研究和设计SRS/G控制系统提供了一种有效的工具.

无刷直流起动/发电系统的起动控制

介绍了用于某型飞机的无刷直流机载起动/发电系统。该系统的起动/发电机采用电励磁双凸极电机,文中通过改进电机结构降低了起动时的转矩脉动,在理论分析的基础上提出了基于转速变化的阶段性角度控制:低速采用标准位置查询起动,中高速采用随转速变化自动改变提前角的角度控制方式,使起动机工作在最佳状态。最后,完成了18 kW无刷起动/发电系统的样机制作及航空发动机的冷开车试验。试验表明:该系统的起动控制策略正确有效,起动转矩平滑,所需电源容量小,效率高,具有良好的起动性能。

航空起动/发电系统的发展趋势与研究现状

探讨了航空电源系统的发展趋势。概括总结了"多电与全电飞机"中的大功率发电机制造、绝缘材料与有源器件以及耐高压大功率载流开关器件等关键技术的现状和发展。并就各起动/发电系统的特点、国内外研究现状和存在的问题进行了较为全面地分析与比较。最后,对航空起动/发电系统的趋势及技术进行了简要的总结。

开关磁阻起动/发电系统功率变换器传导EMI建模研究

在分析开关磁阻起动/发电系统功率变换器产生的传导电磁干扰(EMI)传播通道(包括共模和差模)的基础上,采用等效电路模型的方法建立了功率变换器的传导EMI时域模型,并用Ansoft-Simplorer软件以及傅里叶级数分解的方法分析计算了功率变换器产生的EMI频谱,研究结果表明在低频段(小于100 kHz),功率变换器的差模干扰占据主导地位,在高频段,共模干扰占据主导地位。将仿真结果与实测的干扰电压波形和EMI频谱结果进行了比较,验证了所建模型和所用方法的正确性。

容错型开关磁阻起动/发电系统的非线性建模及仿真

建立了一种容错型开关磁阻起动/发电系统的非线性模型。基于开关磁阻电机的数学模型,包括电路方程和机械方程,利用模块化思想搭建了开放型模型,分析了模型的可行性:①电动状态下额定电压380 V时,输出转矩能达到恒转矩起动要求;②发电状态下在2 000 r/min的原动机的带动下,实现空载快速建压,能够快速稳定在270 V附近并实现调压。针对功率器件开路故障率高的特点,利用硬件冗余思想设计了一种容错性的功率变换器。为了验证系统的容错性能,人为设置故障进行了仿真对比分析,结果表明:①电动状态容错系统不仅消除了转矩死区,而且提高了平均转矩、减小了转矩脉动;②发电状态下输出电压在0.2 s内使得输出电压恢复到270 V左右,相电流也下降至正常运行范围,容错性能良好。

考虑电容充放电延迟的永磁起动/发电系统模式切换策略

针对永磁起动/发电系统在模式切换过程中出现电压坠落的问题,本文在传统模式切换策略的基础上,提出了一种考虑电容充放电延迟的模式切换策略。通过考虑电容充放电延迟过程,改变控制结构与电气负载开关切换时间,降低切换过程中的坠落电压。在模式切换控制器中设置发电模式转速阈值,使其在发动机故障转速无法维持发电模式时平稳切换至起动模式。该切换策略提高了系统的稳定性。通过仿真试验,验证了上述切换策略的正确性和可行性。

18kW异步电机高压直流起动发电系统设计与实现

采用异步电机的起动/发电双功能电源系统将是战机、战车和汽车等移动电源系统的一个有竞争力的发展方向。结合18kW270V高压直流起动/发电系统的研究工作,该文介绍了异步电机与变换器控制结合的起动/发电系统综合设计方案,通过两路三相变换器的功率开关的通断实现电机起动时Δ接法、发电时Y接法的转换运行,解决了起动时低压蓄电池供电和发电时输出高压的矛盾。分别阐述了异步电机起动运行和发电运行的控制策略,对比了异步电机“Y”、“Δ”2种接法下的转矩控制技术的特点,并简要介绍了宽转速范围内提供恒压电功率技术。这些关键技术使系统大大提高了发电的动静态品质和起动性能。最后给出系统仿真及样机试验结果。

双通道开关磁阻起动/发电机系统建模与仿真

针对双通道开关磁阻电机运行时两个通道存在强烈电磁耦合的特点,提出一种双通道开关磁阻电机的建模方法。基于有限元模型,对双通道开关磁阻电机的磁场进行有限元分析,建立考虑互感耦合影响的双通道开关磁阻电机的非线性数学模型,对电机在不同工作模式下的稳态和动态特性进行对比仿真分析。搭建以功率变换器和DSP为核心的控制系统实验平台,分别在单通道和双通道工作模式下进行电动和发电运行实验以及闭环建压实验,实现双通道开关磁阻电机系统的两个通道的同步稳定运行和控制,实验结果验证了建模方法和理论分析的正确性。

航空开关磁阻起动发电一体化系统控制器研究

航空开关磁阻起动/发电一体化系统工作在电动状态和发电状态时控制率不同,但控制参数都为电流、导通角和关断角。针对一体化系统的特点,设计了一套模糊滑模变结构控制器。滑模变结构控制器将负载作为干扰项,通过对系统结构进行不断地调整,使得系统状态能够快速地达到滑模面并进行滑动模态运动,但系统存在抖振问题。针对滑模变结构的抖振问题,采用模糊控制对滑模变结构的趋近速度进行控制,使得在趋近速度和抖振问题上得到优化。仿真结果表明,在电动状态和发电状态下控制器能够很快达到稳定,并在负载状态突变和输入状态变化的情况下具有很好的鲁棒性。

混合励磁爪极电机起动发电系统控制策略研究

随着汽车用电需求的增大,汽车爪极发电机功率有了很大提高,就可以利用爪极电机增加电动功能构建起动/发电系统以减小汽车怠速时燃油消耗和污染物排放。针对爪极电机漏磁大、起动转矩小等问题,提出在电机爪极间隙增加永磁体搭建混合励磁爪极电机起动/发电系统。分析了该电机电动、发电驱动原理,给出了电动、发电控制策略。对起动/发电系统运行过程进行了仿真分析,仿真结果表明混合励磁爪极电机起动/发电系统能够提供较大转矩带动发动机起动,发电运行时有很好的调压控制性能以及较宽的转速范围。

飞机起动/发电双功能系统电动状态单相交流励磁的研究

出了飞机起动/发电双功能系统电动状态的一种新的励磁方案,即采用单相交流励磁的方案。分析了该励磁方案的原理,并进行了试验,得出了采用单相交流励磁可行的结论。

双凸极直流起动发电系统模拟调压器设计

电励磁双凸极电机(DSEM)是一种新型的无刷直流电机。它结构简单、可靠性高,在电动运行时起、制动性能好,功率密度大;在发电运行时只需简单的整流电路就能输出直流电。用它来取代有刷直流电机以实现飞机起动/发电机的增容和无刷化具有重大意义。本文介绍了双凸极起动/发电系统QFW-18的构成和基本原理,并且设计和详细介绍了一套基于PWM控制的模拟调压器。实验结果表明,调压器在不同负载下都能稳定可靠地工作,具有良好的调压和保护性能。

永磁起动/发电机系统的参数匹配标定与实现

为了实现燃油经济指标最优,结合系统的设计需求和典型工况下的控制策略,对混合动力汽车(HEVs)用永磁起动/发电机(ISG)系统进行参数匹配标定.系统参数的匹配标定考虑了电动和发电工况下不同控制策略约束条件对起动/发电机(ISG)外特性的要求,以及最大功率点和最大转矩点对逆变器参数选型的影响;根据动力性匹配的峰值参数,确定高效区系统性能参数的取值范围.基于系统外特性参数匹配,分析凸极比和弱磁系数对电磁参数的影响规律,对电机的结构参数进行匹配标定,得到起动/发电机和逆变器的优化匹配设计方案.仿真和实验分析结果表明:经过参数匹配标定的样机系统能同时满足起动过程的外特性要求和发电过程的性能指标要求.

TSMC-S/G系统起动时的安全换流策略研究

将双级矩阵变换器(TSMC)应用于起动/发电系统以提高系统的运行可靠性。系统起动时采用id=0的矢量控制策略,TSMC单向开关侧工作于不可控整流状态。针对系统起动工作时若电机功率因数角大于30°引起的换流问题,分析了一个扇区中不同开关状态下的电流流通路径,提出了一种可行的安全换流调制策略。该调制策略选择合适的作用矢量,并合理分配作用时间,可确保系统中电流始终存在流通回路。整个系统采用电流闭环实现恒转矩起动。仿真结果和实验结果均验证了系统起动安全换流策略的可行性与有效性。

起动/助力/发电一体化新型永磁电机计算机辅助设计

起动/助力/发电一体化系统汽车系统要求电机高效,高功率密度,低脉动转矩。Hal-bach电机是一种新型永磁电机。独特的永磁体结构不仅使其磁极磁场呈正弦分布,而且还可以增加气隙磁通密度,削弱转子轭部磁通密度,这使得在提高电机的功率密度的同时,又可以减小电机的体积,提高电机的效率。首先编写了Halbach电机和普通永磁同步电机设计软件,然后利用ANSYS自带语言编写了两种电机的有限元分析软件,在此基础上对所设计的Halbach电机和普通永磁电机进行了研究。样机实验数据证明Halbach电机在一体化系统中的优越性。

爪极混合励磁皮带驱动起动/发电一体机的磁场设计

针对爪极混合励磁皮带驱动起动/发电一体机(BSG)初始设计方案中气隙磁通密度低、磁场调节范围窄、发电性能和低速输出性能较差等问题,该文对BSG电机进行了优化设计。首先介绍该电机的结构特点和磁场调节原理;然后结合三维有限元仿真,对永磁体厚度、气隙大小、定子槽口宽度进行了优化,并对优化前后的电机进行性能对比,优化后的结构具有磁通密度高、波形品质佳、发电性能好和起动转矩大的特点;最后制造样机并进行相关实验。样机实验与有限元分析结果吻合,验证了有限元仿真计算的准确性,进一步证明了分析的正确性。

起动/发电一体化的技术现状及发展趋势

一般汽车上采用的起动机和发电机是两个分离的电器装置,它们在各自的位置上分别承担起动和发电的任务.而起动/发电一体化,是一种将起动和发电功能集于一体的电机.具有起动快、转矩大、发电功率高等显著特性.

双定子电励磁双凸极电机的起动控制

研究双定子电励磁双凸极电机的起动控制,改进电机结构,降低了起动时的转矩脉动。在理论分析的基础上利用基于转速变化的阶段性角度控制方法:低速采用标准角度控制;中高速采用角度随转速变化的提前角度控制,可提高电机在该速段的输出转矩。完成了18kW电励磁双凸极起动/发电系统的样机制作,对系统进行了相关的前期实验及配套航空发动机对发动机进行冷热开车实验。实验表明:该系统的起动控制策略正确有效,起动转矩平滑,所需电源容量小,效率高,具有良好的起动性能。