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。

基于反电势形状函数法的无刷直流电动机直接转矩控制

采用两相导通模式时通过逆变器开关状态不能确定电压空间矢量,现有方案是通过实时测量3个相电压来解决这一问题,但系统变得复杂;此外现有方案在转矩观测中包含的微分项会降低控制精度,增大计算量,影响系统实时性。针对这两点不足,提出反电势形状函数法,在软件中实现了相电压的实时计算,使转矩观测变得简洁,更易于工程实用。最后给出的仿真与实验结果证明了反电势形状函数法用于无刷直流电机直接转矩控制中的可行性与有效性。

电励磁双凸极电机的提前角度控制

分析了提前角度控制能提高双凸极电机出力的内在机理,并得出了提前角度控制,标准角度控制与输出功率之间的内在关系,提出了软件换相控制加硬件角度细分的提前角度控制实现方法,确定了转速与最佳提前角度值的关系表。运用上述方法对18kW起动/发电机进行试验,结果表明:理论与试验结果一致,基于转速变化的提前角度控制可以实现双凸极电机的最佳运行。

基于直接转矩控制电励磁同步电机转子励磁电流控制策略

同步电机转子励磁电流控制方式直接影响电机的运行特性。针对直接转矩控制电励磁同步电机提出一种全速度范围内转子励磁电流优化控制策略,它直接利用转矩给定和定子磁链给定计算出转子励磁电流给定值。仿真和实验结果表明:额定转速以下转子励磁电流较小,降低了转子绕组的发热;额定转速以上转子励磁电流较大,提高了电机负载能力;恒转矩区和恒功率区之间转换不需要设定过渡区,过渡平滑;全速度范围内电机的外功率因数均近似等于1。

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。

磁悬浮电动机轴向定位磁悬浮轴承数字控制器

介绍了磁悬浮电动机轴向定位磁悬浮轴承工作原理和控制系统的构成。通过对磁轴承系统分析和仿真 ,得出采用带微分限制环节和积分分离的 PID控制器能使磁轴承系统稳定悬浮 ,并且具有良好的动静态特性。基于ADMC331DSP开发套件 ,采用脉宽调制 (PWM)同步脉冲信号 (PWMSYNC)中断工作方式 ,设计数字控制器主程序和中断服务子程序。实验结果表明 ,采用 ADMC331DSP编程方便和直观 ,运算精度高 ,控制器参数调整方便 ,易于试验各种控制策略。研究成果对研制磁悬浮电动机轴向定位磁轴承 。