开关磁阻起动发电系统电压特征提取研究

本文以飞机开关磁阻电机起动/发电系统为研究对象。针对输出电压的故障态能较好的表征开关磁阻起动发电系统的故障态特征的特点,结合了小波变换对非平稳信号的时频分析特点,利用搭建的开关磁阻电机起动/发电系统模型对故障时的输出电压进行小波分解和小波包分解,从而对输出电压进行故障特征提取,进而对故障类型进行分析判断。仿真结果表明,利用小波包分析的各故障信号的不同频带差异明显,该方法能有效地对输出电压故障特征进行提取。

一种新型双凸极起动发电系统电压调节器设计

对新颖的无刷电机-电励磁双凸极电机起动发电系统进行了研究,用它取代有刷直流起动发电系统有重要意义。讨论了双凸极起动发电系统的构成及原理,并为所研制的QFW-18样机设计出一种简便可靠、控制灵活的电压调节器。实验结果表明,调压器实现了良好的调压、保护性能,而且在电机电动状态运行时可有效地控制电机的励磁,使其获得更好的起动性能。

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。

基于DEMATEL的多电飞机起动发电系统部件失效关联性分析

针对多电飞机起动发电系统部件间的强电耦合关联关系,开展基于主要特征量变化和决策试验与评估实验室法(DEMATEL)的部件间失效耦合关系分析。建立了基于Modelica的多电飞机起动发电系统仿真模型,提出基于故障注入时系统主要特征量的变化,仿真研究系统不同失效的影响机理和不同部件间失效耦合程度,构建直接影响矩阵的方法。利用DEMATEL方法对直接影响矩阵进行解耦,解算部件失效影响的中心度和原因度等参数。对比故障树分析(FTA)结果表明,所提出的部件失效关联性分析方法正确合理,为复杂电子电气系统失效相关性分析方法提供了参考。

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。

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。

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。

多电飞机起动发电系统关键技术研究

多电飞机是下一代先进战斗机的重要特征,具有质量轻、可靠性高、维护性好、生存能力强等特点,但是电气负载功率剧增对发电系统提出了更高的要求。针对提升飞机二次能源系统功率密度、可靠性、安全性,开展基于270 V高压直流起动发电系统关键技术研究,采用系统工程方法论,开展典型多电飞机起动发电系统的运行概念设计、需求分析及架构设计,开展起动发电机热设计及高压锂电池技术研究。通过不同的使用场景,开发多电飞机起动发电系统架构仿真模型,搭建仿真环境,验证了起动发电系统方案可行,为多电飞机起动发电系统设计提供技术支撑。

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。

一体式起动发电机系统概述

随着车用电器功率的不断增长,一体式起动发电机(ISA)系统被开发以满足电能需求。该系统的五项主要功能可分别改善经济性、舒适性等整车性能,但各功能的应用对储能系统分别提出了一定要求。现有的各种储能技术都不能全面满足ISA系统的能量要求,必须开发新的储能技术或系统。ISA系统的使用结果表明,该系统可显著提高燃油经济性及低速时的驾驶舒适性。

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.

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。

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。

采用异步电机的42V汽车起动-发电机系统的建模与仿真

未来汽车需要高效的起动-发电机系统,以提高燃油的经济性能。介绍了基于异步电机的42V汽车起动-发电机系统的建模,重点论述异步电机、变流器和控制器模型。基于这些模型很容易搭建异步起动-发电机系统的仿真模型。电动和发电运行仿真结果证明了该系统模型的有效性,为实际起动-发电机系统的设计和调试提供了技术依据。

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。

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。

采用异步电机的42V汽车起动/发电机系统

论述基于异步电机和PWM变流器串联构成的42V汽车起动/发电机系统,采用转子磁场定向矢量控制方法使电机带动发动机顺利起动,并在电机发电时有效控制变流器的输出电压,着重分析了系统从起动到发电的四种状态并进行了仿真实验,结果表明该系统具有良好的性能。

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。

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。