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航空学报 2014年第12期35卷 3415-3424页

作者：庄圣伦黄文新卜飞飞苏宁南京航空航天大学自动化学院江苏南京210016

在航空变频交流电(AC)源中,为保证机载用电设备的正常工作,发电系统应具备适应不对称负载的能力。为了分析基于定子双绕组异步电机(DWIG)的变频交流发电系统带不对称负载运行的性能,提出了一种负载多端口网络不对称分析方法。首先,推导... 详细信息

在航空变频交流电(AC)源中,为保证机载用电设备的正常工作,发电系统应具备适应不对称负载的能力。为了分析基于定子双绕组异步电机(DWIG)的变频交流发电系统带不对称负载运行的性能,提出了一种负载多端口网络不对称分析方法。首先,推导出三相四线制不对称负载的多端口网络等效电路;其次,将其与DWIG的正序、负序和零序等效电路结合,建立完整的DWIG不对称运行的等效模型;最后,根据该模型列写相应的方程并进行求解,最终得到DWIG不对称运行时的输出电压。基于该分析方法,可实现对该发电系统带不对称负载运行性能的定量分析,并得到了电机参数对于输出电压不对称度的影响。样机计算结果与实验结果较一致,验证了DWIG具有较强的带不对称负载的能力。

关键词：变频交流电源定子双绕组不对称运行负载多端口网络对称分量法

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变频交流发电系统双定子绕组异步发电机短路瞬态分析

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航空学报 2017年第8期38卷 155-166页

作者：庄圣伦黄文新卜飞飞苏宁南京航空航天大学自动化学院南京210016

航空变频交流电源发电机突然短路是一种常见的故障情况,其瞬变过程值得展开深入研究。针对用于航空变频交流发电系统的双定子绕组异步发电机(DWIG),分析了两套绕组同时发生对称突然短路的情况,运用解析法给出了短路电流的衰减规律,最大... 详细信息

航空变频交流电源发电机突然短路是一种常见的故障情况,其瞬变过程值得展开深入研究。针对用于航空变频交流发电系统的双定子绕组异步发电机(DWIG),分析了两套绕组同时发生对称突然短路的情况,运用解析法给出了短路电流的衰减规律,最大短路电流计算公式及到达时刻。研究结果表明,DWIG在短路时定子绕组中将产生两个直流衰减分量和一个旋转衰减分量,分别对应两套定子绕组和转子的影响,其瞬态电抗的形式与带阻尼绕组的同步电机直轴超瞬变电抗类似,并与瞬态电流的峰值成反比关系,分析表明DWIG短路电流的峰值小于同步发电机。所得的结果能够有助于深入理解DWIG的瞬态特性,获得的解析公式有助于对发电机突然短路电流进行估算,辅助发电机电磁设计,可以为发电系统保护单元和控制器的设计提供理论参考。

关键词：变频交流电源双定子绕组异步发电机(DWIG) 瞬态分析拉普拉斯变换解析法

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变频交流起动/发电机无位置传感器起动控制技术研究

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作者：韩楚南京航空航天大学

学位级别：硕士

航空变频交流电源，具有效率高、可靠性高、使用成本低等优点，近年来受到新一代飞机设计者的青睐。起动/发电系统是整个变频交流电源系统的核心，无刷交流同步电机作为目前航空电源中最常用的发电机，成为未来飞机变频交流起动/发电机... 详细信息

航空变频交流电源，具有效率高、可靠性高、使用成本低等优点，近年来受到新一代飞机设计者的青睐。起动/发电系统是整个变频交流电源系统的核心，无刷交流同步电机作为目前航空电源中最常用的发电机，成为未来飞机变频交流起动/发电机的重要选择方案之一。因此本文以无刷交流同步起动/发电机的起动技术为主题展开了初步的研究。本文首先介绍了无刷交流同步电机的基本原理及数学模型，然后基于主电机电枢电流、励磁机励磁电流均可控的特点，分析了无刷交流同步电机的起动工作方式：主电机采用三相六拍120°导通模式，励磁机则采用单相交流、直流电分段励磁方式。文中分别对单相交流、直流励磁两种方式进行了理论分析与数学推导，并讨论了两者相结合的起动过程励磁方案。在此基础上，利用MATLAB/SIMULINK软件建立了系统的仿真模型，对系统的起动运行特性进行了仿真分析。为满足航空系统高可靠性要求，本文进一步提出了无位置传感器无刷交流同步电机的起动控制策略。首先基于电机的凸极性特点，在励磁突降瞬间，从主电机感应电势波形估计出转子初始位置。然后采用他控式加速方法，克服了无位置传感器无刷交流同步电机零速起动存在的问题;达到一定转速后，采用反电势过零点检测法获取转子位置信息，从而切换为自控式加速运行。本文通过实验样机验证了上述控制方法的可行性，实现了全转速范围内的无位置传感器变频起动。最后，为验证本文所提的控制方法，构建了以DSP、CPLD为核心的数字控制实验平台。详细介绍了无位置传感器无刷交流同步电机起动控制系统的硬件组成，并给出了软件程序流程图。

关键词：变频交流电源起动/发电无刷交流同步电机建模仿真励磁三相六拍无位置传感器技术

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转子磁分路混合励磁同步发电机数字调压技术研究

转子磁分路混合励磁同步发电机数字调压技术研究

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作者：杨春源南京航空航天大学

学位级别：硕士

混合励磁同步电机是在永磁同步电机基础上发展而成的一类新型电机,力求综合永磁电机高效高功率密度和电励磁同步电机气隙磁场可调的优点,在航空电源、新能源发电等领域引起国内外学者的广泛关注。变频交流电源是现代先进飞机交流主电源... 详细信息

混合励磁同步电机是在永磁同步电机基础上发展而成的一类新型电机,力求综合永磁电机高效高功率密度和电励磁同步电机气隙磁场可调的优点,在航空电源、新能源发电等领域引起国内外学者的广泛关注。变频交流电源是现代先进飞机交流主电源系统的发展方向,转子磁分路混合励磁同步电机具有宽广的电压调节范围,在变频交流电源系统中有重要的应用价值。研究混合励磁同步电机输出特性并设计其电压调节器是构建混合励磁同步电机变频交流发电系统的关键和前提。本文探索研究转子磁分路混合励磁同步电机的发电特性、建模方法和数字调压技术,为混合励磁同步电机应用于航空交流电源系统奠定技术基础。首先阐述转子磁分路混合励磁同步电机的结构原理,并通过三维有限元分析研究其气隙磁场调节性能。建立了电机三维瞬态场路耦合分析模型,完成空载特性和外特性的仿真分析,并进行了实验验证。根据电机电压方程,建立出转子磁分路混合励磁同步电机的MATLAB数学模型。针对变频交流电源系统宽转速工作范围特性需求,研究发电机三相交流电压有效值计算方法和电压调节多环控制理论。在电机本体模型基础上进一步构建了电压调节系统闭环仿真模型,完成发电系统稳态和动态性能分析,采用输出电压、励磁电流和负载电流三环控制方法,实现稳压输出。构建了基于dSPACE控制的无刷直流电机驱动系统,并研制出以TMS320F2812型DSP芯片为控制核心的混合励磁同步电机数字电压调节器。实验结果表明:转子磁分路混合励磁同步电机数字调压系统具有良好的稳态性能和动态性能,能够满足飞机变频交流电源系统的基本要求。

关键词：混合励磁同步电机变频交流电源三维有限元分析建模数字控制电压调节

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定子双绕组异步电机同步调制矢量控制策略研究

定子双绕组异步电机同步调制矢量控制策略研究

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作者：张宇南京航空航天大学

学位级别：硕士

随着多电/全电飞机的发展,航空电源系统也不断发展进步,以适应发电容量更大和电源品质更好的需求。目前,航空变频交流(VFAC)发电系统凭借其供电质量高、可靠性好、轻量化等诸多优势成为了大型民用飞机最常用的电源系统。因此,变频交流... 详细信息

随着多电/全电飞机的发展,航空电源系统也不断发展进步,以适应发电容量更大和电源品质更好的需求。目前,航空变频交流(VFAC)发电系统凭借其供电质量高、可靠性好、轻量化等诸多优势成为了大型民用飞机最常用的电源系统。因此,变频交流发电系统十分具有研究价值。定子双绕组异步电机(DWIG)是近年来提出的一种新型异步电机,具有良好的发电性能,十分适合应用于航空变频交流发电系统当中。本文以DWIG为研究对象,研究了带有同步调制策略的矢量控制策略。本文首先介绍了DWIG发电系统的结构,给出了DWIG在各坐标系下的数学模型。在此理论基础上讨论了适用于DWIG的同步调制策略。常用的电机控制策略一般采用正弦波脉宽调制(SPWM)或者空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)。而在变频交流发电系统中使用的大功率IGBT的开关频率有一定限制,形成低载波比的情况,上述两种异步调制策略在此应用场合下性能较差。因此,本文选取了特定谐波消除脉宽调制策略(SHEPWM),这是同步调制的一种,可以很好地改善低载波比下的波形质量,抑制谐波。针对SHEPWM,本文做了一定的理论分析,并通过MATLAB仿真得出其谐波特性。SHEPWM适用于动态性能缓慢的控制策略,如恒压频比(V/f)控制。若需提高系统的动态性能,应采用矢量控制策略。传统的矢量控制采用外环磁链环和电压环,内环电流环的结构,这一结构与SHEPWM相冲突,原因在于SHEPWM需要平滑变化的输入量,而电流环的输出并不能满足这一要求。为了解决这一矛盾,采用一种新型的无电流内环的矢量控制,采用了转子磁场定向的方法,但不采用电流内环,而是通过磁链控制,直接修正开关角,SHEPWM的输入由观测器给出,实现DWIG同步调制矢量控制策略。对提出的控制策略,在MATLAB/Simulink软件上搭建了仿真模型,并基于DSP+FPGA+CPLD搭建了15kW DWIG发电系统实验平台。文中详细介绍了系统的硬件设计和软件设计,并给出了仿真和实验结果,验证了所提出的DWIG同步调制矢量控制策略的有效性。

关键词：定子双绕组异步电机变频交流电源低载波比同步调制矢量控制 SHEPWM

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现代飞机电源系统及其发展

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黑龙江科技信息 2011年第3期 47-47,48页

作者：万伟悦严仰光南京航空航天大学电气工程系江苏南京210016

现代飞机主电源系统有四种类型:28V低压直流电源,270V高压直流电源,400Hz恒频交流电源和360-800Hz 115/200V变频交流电源。本文详细介绍了这四种飞机电源系统的基本概况和发展历程,并结合代表机型分析其特点、讨论比较他们的优缺点。最... 详细信息

现代飞机主电源系统有四种类型:28V低压直流电源,270V高压直流电源,400Hz恒频交流电源和360-800Hz 115/200V变频交流电源。本文详细介绍了这四种飞机电源系统的基本概况和发展历程,并结合代表机型分析其特点、讨论比较他们的优缺点。最后总结了现代飞机电源系统的发展趋势。

关键词：低压直流电源高压直流电源恒速恒频交流电源变速恒频交流电源变频交流电源多电飞机

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