飞机电推进系统高效能电机及其驱动控制技术

飞机动力系统的电气化是继机载二次能源逐步统一为电能之后航空电气化发展的重要方向和高级阶段,能够大幅提升飞机动力系统能量利用效率,是航空业绿色发展的重要途径。电机系统是飞机电推进系统的核心机电能量变换环节,高效能电机、电力电子变换及其驱动控制技术是电推进飞机发展的基础支撑。该文从电推进飞机动力系统架构出发,分析电推进飞机电机系统的特征与要求。总结永磁同步电机、异步电机、电励磁无刷同步电机和超导电机4种类型电机在电推进飞机上的研究和应用现状,系统讨论电推进系统中不同类型电机和电机驱动器的关键技术。最后,展望新材料、新器件、新工艺、人工智能和综合热管理等技术对电推进飞机电机及其驱动控制技术发展的推动作用。

考虑用电和馈电模式的变流器电驱系统建模与稳定性分析

由大量异步电机驱动设备构成的电力电子化交流配用电系统存在严重的次/超同步振荡问题。电驱系统正常工作时具有用电和馈电2种运行模式,现场振荡现象表明不同的运行模式对系统的稳定性影响也不同。建立了含机侧系统的电驱系统详细阻抗模型,利用阻抗分析法揭示了电驱系统接入电网的次/超同步振荡机理,分析了运行模式、电网强度、控制参数、交流电压幅值等因素对系统次/超同步稳定性的影响,并基于相位裕度灵敏度明确了主导影响因素。基于实际系统数据,搭建了时域仿真模型,仿真复现了振荡现象,并验证了理论分析的正确性。

新能源汽车驱动电机选型对比分析

驱动电机的选型是确保新能源汽车性能优越、高效可靠的关键环节,而购车客户的意见在新能源汽车市场中起着举足轻重的作用,必须受到重视。基于此,文章首先与20余位专家进行访谈,确定了适用于新能源汽车驱动电机选型的8项指标。随后在某新能源汽车4S店内,选取100余名购车客户作为研究对象进行重要性评价并确定其权重,发现指标A4最大功率的权重为0.328,排序为第1,最受关注;指标A5可操作性的权重为0.022,排序为第8,最不受关注。最后,文章将四种常见的新能源汽车驱动电机进行了8项指标对比分析,希望能够为购车用户以及新能源汽车制造商和相关研究人员提供参考。

变排量液压马达旋转驱动系统角位移控制技术

变排量液压马达旋转驱动系统具有效率高、响应快、高负载匹配性、低功率需求等优势,能够大幅提高飞机液压旋转驱动系统的效率。为实现对变排量液压马达旋转驱动系统的精确控制,需开展系统角位移控制技术研究。建立了系统的数学模型,搭建了AMESim仿真模型,分析了系统的运动特性及频域控制特性,提出了由排量回路、转速回路和角位移回路组成的三闭环串级控制方案,研究了不同控制参数对系统控制特性的影响。研究结果表明,双闭环控制无法满足旋转驱动系统的稳定条件,三闭环控制引入转速负反馈克服了双闭环控制中角位移对转速的正反馈效应,增大了位置回路的阻尼,能实现系统稳定控制。同时研制了原理样机并进行了测试验证,测试数据表明,三闭环控制方案能实现旋转驱动系统高精度位置控制,为变量马达在飞机液压旋转驱动系统中的应用提供了参考。

基于能量流分析的低温能耗研究

为研究低温环境下导致电耗恶化的主要因素,文章通过整车能量流分析方法,测试了常温(23℃)和低温(-7℃)环境下中国乘用车行驶工况(CLTC-P)各个部件能量消耗。测试结果表明,低温和常温的主要能耗差异部件为电驱、压缩机、低压风扇、鼓风机、水泵等。其中压缩机和电驱消耗增加占比较大,所以重点剖析低温电驱恶化的原因,理论分析电驱低温能耗恶化的原因为低温底盘阻力恶化、低温电驱润滑油粘度增加、电机效率恶化等。为了验证润滑油温对电驱电耗的影响,通过电驱水泵流量控制电驱油温,在不同油温下进行低温CLTC-P工况电耗测试。为了验证低温电驱余热通热泵系统和自加热电驱油温这两个方案的能耗差异,实验过程中同时记录电驱电耗和压缩机电耗以及电驱油温,实验结果表明电驱余热自加热油温总电耗更优。

集中绕组模块组合式定子结构对低速大功率永磁电机性能影响

针对集中绕组模块组合式定子结构对低速大功率直驱永磁同步电机性能的影响进行研究。首先介绍了模块化定子的分块规则和分块数。基于绕组函数法推导了单个定子单元模块在不同拆分方式下的绕组函数和电感表达式。基于有限元仿真先分析了仅绕组分块对电机性能影响;然后分析了冲片和绕组都分块对电机性能影响。通过对比空载和负载性能,总结出各种定子模块化拆分方案的优缺点,为大功率低速直驱永磁同步电机的模块化设计与制造建立了基础。

一种无人物流车动力系统参数匹配

针对末端物流(快递)行业对自动驾驶汽车的需求,在某型物流车基础上,全新设计了一种无人物流车,根据基础车型的主要性能指标,对驱动电动机、动力电池、充电机等进行重新匹配设计。计算分析和测试表明,驱动电动机、动力电池、充电机可最大程度地满足整车使用要求。

氢燃料电池载货汽车动力系统设计选型

近年来,随着氢燃料电池技术的快速发展,氢燃料电池功率越来越大,动态性能越来越好,能够满足不同类型的载货汽车需求。文章针对氢燃料电池载货汽车特点,探讨氢燃料电池载货汽车动力系统设计计算选型方法。

升压模块对混合动力电驱各系统的设计影响

随着用户对混合动力汽车在不同工况下的强动力性和低油耗追求越来越高,搭载升压模块,即双向直流转直流(DC/DC)变换器能满足用户要求的一种技术方案。文章主要针对升压模块应用在混合动力汽车后,其中电机、电控、速比匹配、策略优化四个维度的设计变化,并分析在混合电驱动力系统中的设计逻辑以及阐述了增加升压模块之后各子系统应用中可能遇到的技术难点,为混合动力汽车采用升压模块提高动力性和油耗提出一些设计思考。

新能源汽车驱动电机故障诊断与分析

新能源汽车具有低排放、低能耗、环保节能等特点,是推动汽车产业向清洁、高效方向发展的重要途径之一。驱动电机作为新能源汽车的核心动力系统,其性能和稳定性对整车性能至关重要。由于特殊的工作环境和复杂的系统结构,驱动电机故障的诊断与分析成为新能源汽车维修中的关键问题。该文基于新能源汽车驱动电机故障评定指标,系统阐述了永磁同步电机和直流电机结构组成、故障类型及诊断方法。旨在为新能源汽车驱动电机故障诊断与维修提供参考与借鉴,促进新能源汽车技术的进一步发展与应用。

车用驱动电机新型组合冷却方案的设计与应用

为满足汽车电气化对驱动电机高功率密度的需求,设计了一种机壳水冷与内循环油冷组合的新型冷却方案。对采用该冷却方案的电机关键零部件进行结构设计,并试制了试验样机。通过温升试验,确定了冷却油量,并验证了新型冷却方案在冷却效果及功率密度提升方面的有效性。

大功率低速直驱电机电磁特性对比分析

针对大功率低速直驱电机,对其电磁特性进行对比研究,以设计的一台36槽30极极槽数相近的大功率低速直驱电机为例,在空载和负载两种状态下,对比不同定子硅钢材料对该种电机的电磁特性及效率的影响。有限元分析表明,采用取向硅钢定子材料的大功率低速直驱永磁电机与常规硅钢定子材料的该种电机相比,电磁特性更优,空载时取向硅钢材料会削弱齿部饱和现象,负载时提高了电机的输出转矩,降低了电动势波形畸变率;降低了永磁体涡流损耗幅值,两部电机效率相差不大,为该类电机工程上实际生产提供参考。

电动汽车续驶里程影响因素分析

电动汽车因操作便捷、噪声低、节能环保等特点,已成为人们出行的首选交通工具之一。续驶里程作为电动汽车的关键性能之一,广受关注。分析了影响续驶里程的能量流向,然后以能量流向为基础,分析了电动汽车的整车参数、动力电池、电机及其控制器系统、制动能量回收等因素对续驶里程的影响,展望了未来电动汽车续驶里程增加的方向。

某电动皮卡动力系统匹配与性能优化

基于某电动皮卡整车性能需求,计算匹配动力系统关键零部件的性能参数,利用Cruise M软件搭建仿真模型并进行模型验证,输入仿真工况对基础传动系统模型计算,得到该模型在中国轻型商用车测试循环(China light-duty vehicle test cycle-commercial,CLTC-C)工况的耗电量、0~100 km/h的加速时间和最大爬坡度;在兼顾经济性和动力性的前提下,研究传动比对整车性能的影响规律,提出2种驱动电机优化方案,在传动比为11.8时对比驱动电机优化前后车辆的性能。结果表明:基础方案下,CLTC-C工况的耗电量为3.286 kW·h,0~100 km/h的加速时间为13.33 s,最大爬坡度为33.5%,无法满足整车性能指标要求;随着传动比增加,整车动力性能改善,但经济性能降低;传动比为11.8时,与基础方案相比,方案一的电机峰值效率提高了1.15%,峰值转矩提高了60 N·m,峰值功率提高了20 kW,方案一车辆的动力性能得到提高且满足指标要求,经济性能得到提高但仍然无法满足指标要求;方案二的电机峰值效率提高了0.2%,峰值转矩提高了15 N·m,峰值功率提高了21 kW,方案二的动力性能和经济性能均得到提高且满足指标要求。

轮毂电机轮内悬置构型对汽车平顺性的影响分析

以轮毂电机驱动汽车轮内悬置构型为研究对象,建立三种随机路面激励下的1/4、3-DOF轮毂电机悬置模型,借助时域图和PSD方法对比分析三种轮毂电机悬置构型时、频特性;基于此,以电机定子悬置的动力吸振模型为例,仿真分析轮毂电机悬架参数对汽车平顺性影响,提出改善轮毂电机驱动汽车平顺性的建议。结果表明:相比轮毂电机多级隔振减振模型,动力吸振型减振模型改善汽车垂向振动负效应的性能更好,且电机定子悬置模型提升汽车乘坐舒适性能优于电机整体悬置模型。

电机驱动系统故障诊断技术综述

故障诊断技术对电机驱动系统的安全稳定与高效运行至关重要,是近年来电机驱动领域的研究热点之一。该文旨在对电机驱动系统故障诊断方面的研究工作进行系统性综述。首先,介绍电机驱动系统的常见故障类型,并梳理故障诊断所面临的技术难题。其次,对现有故障诊断方法进行分类和归纳,详细阐述各类方法的基本原理。在此基础上,深入探讨电机驱动系统各类故障诊断方法的适用范围以及所面临的挑战。最后,对电机驱动系统故障诊断技术未来的发展趋势进行全方位展望,以期为理论研究和技术路线的创新发展提供一些思考和借鉴。

面向燃料电池汽车的双源电机驱动系统

为解决DC/DC带给燃料电池汽车驱动系统成本及效率方面的问题,实现双电源之间的能量传输及对应转矩的独立控制,对双源电机驱动系统的工作模式、控制系统及输出性能进行分析。建立双源电机、燃料电池、动力电池模型,讨论双源电机的多种工作模式;针对双源电机两套绕组间的电压耦合效应,采用前馈解耦及零直轴电流策略对双源电机燃料电池绕组、动力电池绕组的电流及对应转矩进行独立控制;在实验室设计工况及基本市区循环试验工况下分别进行台架试验,双源电机驱动系统的输出转矩能够快速响应转矩需求,不同工作模式下燃料电池绕组及动力电池绕组的电流与其对应转矩波形一致。台架试验结果表明:双源电机驱动系统的多工作模式能够实现燃料电池汽车的启动、加速、下坡、制动能量回收等工况,所采用的控制策略可以对燃料电池及动力电池输出转矩进行独立控制,能够顺利实现燃料电池和动力电池之间的能量传输。

轮毂电机两挡变速器协同无动力中断换挡控制

分布式驱动汽车由于其左右轮转矩独立可控等优点,近年来受到广泛关注;而两挡变速器的使用可有效提高此类电动汽车的动力性与经济性。本文针对分布式驱动汽车提出了一种轮毂电机两挡变速器构型,并针对该构型设计了基于前馈加反馈的无动力中断换挡控制策略,以解决两挡变速器换挡过程动力中断的问题。接着,针对左右轮毂电机两挡变速器协同换挡问题,提出基于逻辑门限的左右协同换挡控制策略,以避免车辆在换挡过程中产生的较大横纵向加速度突变。最后基于搭建的Simulink-Simscape模型进行了无动力中断换挡与左右协同换挡控制策略的仿真验证。仿真结果表明,本文所提控制策略可有效避免轮毂电机两挡变速器换挡过程的动力中断,并可有效减少左右不协同换挡所带来的整车横纵向加速度突变。

交流伺服式机械压力机及其关键技术探讨

论述了制造业是中国的治国之本、兴国之器、强国之基,而先进的装备制造业是我国当前与未来重点的发展领域。分析了机器由机械本体系统与电气控制系统组成,而机械本体系统分别由动力源、传动部件和工作机构组成,明确指出直驱与近零传动是未来机器的发展方向。对比分析了交流异步电动机与交流永磁同步伺服电动机的优缺点,指出交流永磁同步伺服电动机是机械压力机的理想动力源。第三代锻压设备的交流伺服式机械压力机及其驱动与传动的三种典型方式分别为小型压机用丝杠-带轮式、中型压机用带轮-偏载丝杠-肘杆式、大中型压机则采用带轮-多级齿轮-曲柄滑块式。分析了国内外伺服压力机的产品现状,中大吨位的伺服压力机常采用多个交流伺服同步电动机共同驱动的方式。对交流伺服式机械压力机的关键技术进行了探讨,为我国伺服压力机追赶国际先进水平奠定坚实的基础。

双电机驱动刮板输送机电机功率不平衡分析及控制技术应用

采用Simulink软件对刮板输送机机头、机尾功率不平衡影响因素进行分析,并掌握负载、电机启动间隔对功率不平衡的影响。提出采用模糊PID控制技术对电机运行进行控制,现场应用后,该控制技术可显著改善机头、机尾电机功率不平衡问题,提高刮板输送机运行可靠性。