变速恒频电源系统的数字仿真研究

建立了脉宽调制型交直交变速恒频电源系统的数学模型，研制了仿真软件，并给出了仿真实例。研究表明，本文的方法和软件可以进行变速恒频电源系统部件级和系统级的仿真分析，为设计和分析该系统提供了有力的工具。文中的方法和软件也可以用于分析恒速恒频和高压直流电源系统，为开发一套完整的飞机电源系统仿真软件奠定了基础。     

飞机变速恒频电源系统可靠性的Monte-Carlo分析

随着电力电子技术的发展,用静止变换器取代机械式的恒速传动装置成为可能,因而出现了变速恒频电源系统。在变速恒频电源系统中,发电机是直接由飞机发动机来传动的。由于发动机的转速不是恒定的,因而发电机输出的交流电的频率也是变化的,故再用变换器把变频交流电变换为恒频交流电。飞机变速恒频电源系统的主要部件有无刷交流变频发电机、变换器和控制器。 一般情况下,变换器和控制器主要由电子元器件组成,其失效参数服从指数分布。但是发电机的失效参数为正态分布,因此,其可靠性的分析研究,用一般的解析方法是困难的。本文分析了飞机变速恒频电源系统的可靠性模型。应用Monte-Carlo方法对某型号飞机变速恒频电源系统方案的可靠性指标(R(t),MTBF)进行了数字仿真,得到了各主要部件的工作模式重要度,为该系统的研制设计提供了理论基础。     

变速恒频电源系统的交-交矩阵变换器闭环控制

功率电子变换器作为飞机变速恒频(Variable speed constant frequency,VSCF)电源系统的重要组成部分,始终是人们的研究热点之一。本文分析了用于飞机变速恒频电源系统的新型交-交矩阵变换器的工作原理和特点,提出了基于空间矢量调制技术的矩阵变换器输出电压闭环控制方式,从而实现了变速恒频电源系统中功率变换器输出电压的局部调节功能,有效弥补了发电机调压器时间常数大、动态调节能力差等缺陷。仿真和原理样机实验结果表明,本文的理论分析和控制方案是正确可行的。     

永磁无刷直流发电机的工作特性研究

建立了永磁同步发电机和二极管整流器构成的永磁无刷直流发电机的数学模型。采用数字仿真方法分析了该电机的静态和动态工作特性。分析表明，永磁式无刷直流发电机具有较硬的外特性和快速的动态响应过程。在分析含该类电机的电源系统的特性时，可以采用其稳态工作特性。     

应用于三相变换器的三维空间矢量调制

为实现三相四线的交通输出，变换器电路采取四桥臂新型拓扑，其控制采取了三维空间矢量调制，实现了变换器的在线调压及输出中点的形成，且该控制思想可以方便地在现有数字变换器平台上实现。本文对这种控制方案进行了详细分析，并以20kVA变速恒频电源变换器样机作为应用实例，给出了控制方案的详细推导过程和系统仿真结果。     

某型飞机交流电源系统改造研究

某系列飞机采用了一台变频发电机，为满足该系列飞机改造的要求，研究了采用变速恒频技术将该机的单相变频交流电源改造为恒频三相交流电源的方案。本文介绍了新型交流电源系统的设计方案和主要设计参数，包括总体方案、发电机工作点选取、功率和电磁部件设计、控制器构成和系统的工作逻辑。采用本文方案研制的电源系统作为某型飞机改型验证机的主交流电源得到了实际应用，该电源系统工作稳定可靠，满足了加装电子设备的需求。     

定桨距风力发电机在桨叶深失速区运行研究

定桨距风力发电机结构简单、成本较低,在恒速运行时主要依靠失速性能来调节输出功率.为了进一步提高该型风力发电机的输出功率,需要研究其在叶片深失速区内变速运行,实现在低风速区的最大风能跟踪和高风速区的恒功率控制,从而具有与变桨距变速风力发电机相媲美的功率特性.本文采用鲁棒PID控制器设计转速控制系统,其动态响应特性符合设计要求.实验结果表明,定桨距变速风力发电机能够在设计风速范围内稳定运行,其变速控制系统具有良好的动态响应特性,依靠变速控制系统能够实现低风速区的最大风能跟踪和高风速区的恒功率控制.     

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。     

恒速运行时交流励磁系统电流线性放大器特性分析

着重研究了恒速情况下交流励磁系统的电流线性放大器特性的实现问题。作者采用了ａｂｃ坐标系统下的凸极同步发电机的数学模型，对交流励磁机带桥式整流电路进行了精确的计算机仿真分析。结果表明，在恒速运行时，电流线性放大器特性的好坏主要取决于电机的电抗负载因素，以及直轴同步电抗大小。通过合理选择电机参数，交流励磁机的电流线性放大器特性可基本得到实现。这对改善电机性能，减轻调压器负担，提高调压精度等有重大意义。     

变速恒频电源控制器的设计与实现

首先对变速恒频电源控制器（ＧＣＣＵ）的控制功能，保护功能，ＢＩＴ功能进行了详细分析，重点讨论了ＢＩＴ功能和ＧＣＣＵ的硬件设计方案。采用８０９７ＢＨ单片微型计算机，使硬件结构大大简化。文中还对电源系统的故障模式进行了较详细的分析，并阐述了ＧＣＣＵ软件设计的主要技术问题，提出了若干软件设计原则，给出了主要软件框图。所设计的ＧＣＣＵ在变速恒频电源系统中获得了满意的应用     

电磁式无刷交流发电机励磁系统自激作用数字仿真分析

本文运用ａｂｃ坐标系统下的交流励磁机数学模型，分别对励磁机带全波和半波两种整流方式下的自激作用进行了理论分析和数字仿真分析，结果表明：一般情况下，桥式整流方式下的自激量比半波方式下的小，但在主发电机励磁绕组电阻ＲＬ较大时，即电抗负载因数较小时却不一定。在ＲＬ和转速ｎ变化时，自激量随其变化，并存在极限值，最后，归纳总结出了在电机设计阶段检查是否可能发生完全自激的方法。     

C-dump变换器的发电运行特性研究

介绍了一种可用于无刷起动／发电双功能系统的变换器拓扑－－Ｃ－ｄｕｍｐ变换器，分析了其发电运行的基本原理。Ｃ－ｄｕｍｐ变换器发电运行时存在电机相电流利用主经低、这大的问题。为克服上述缺点，提出了一咎改进型Ｃｄｕｍｐ变换器拓扑。文中对采用这种改进型变换器的发电系统的最低工程转速限制和系统发电特性进行了详细的讨论，分析了发电系统的输出电压及效率与转速的关系。研究结果表明，采用改进型Ｃ－ｄｕｍｐ变换器的发     

全波升压式C—dumP变换器发电运行时两种工作模式的分析与比较

为使无刷直流电机减小体积、减轻重量、降低成本，选择了电容储能型（C－dump）交换器作为飞机起动／发电系统主电路，考虑发电运行的性能要求对变换器拓扑作了改进。改进得到的全波升压式C－dump变换器可作为双向功率流变换器，应用于无刷直流电机起动／发电系统，具有重要的实用价值。全波升压式C－dump变换器由两级功率变换电路构成，发电运行时有两种工作模式：单级工作模式和两级工作模式。本文分析了C－dump变换器发电运行的原理和特性，介绍了这两种工作模式的原理和特性，详细分析了两种工作模式的输出电压纹波、主开关管占空比、发电效率与电机转速的关系，最后进行了仿真分析与比较。     

电流型两象限斩波器控制无刷直流电动机的制动原理分析

采用电流型两象限斩波器控制是稀土永磁无刷直流电动机减小电枢电流脉动的一个重要措施。虽然该系统在许多方面可采用一般无刷直流电动机的控制方法，但在制动控制上若仍沿用常规控制方法，将造成电机电流失控现象，损坏逆变器。本文对这种电流失控现象的机理进行了详细的分析，并在此基础上提出了有效的解决方法。最后对采用降压型斩波器和电流型两象限斩波器控制的无刷直流电动机的制动性能作了仿真比较，并对电流型两象限斩波器控制的稀土永磁无刷直流电动机进行了系统实验。数字仿真与系统实验表明，该电流型两象限斩波器控制的稀土永磁无刷直流电动机能可靠、有效地实现快速制动     

无刷发电机脉宽调制励磁系统的自激特性

以零式整流方式为例，对目前常采用的旋转整流器式无刷发电机的脉宽调制型励磁回路的自作用进行了较深入的理论分析和数字仿真。结果表明，在正常运行情况下，由于励磁电流的最上值大于零，脉宽调制型励磁回路中不会产生自激作用；但在某些故障情况，如零式整流器中一整流管短路故障下，由于谐波电枢反应较大，励磁电流中交流的分量较大，其最小值有可能小于等于零。此时若不采取任何措施，则该小于零部分因受与励磁绕组相关联的二极     

电励磁双凸极发电机的非线性建模与空载特性仿真

提出了一种新的建模方法,即在电励磁双凸极电机电磁场有限元计算的基础上,利用M atlab对电励磁双凸极无刷直流发电机进行非线性建模与仿真;并导出了电励磁双凸极电机无刷直流发电系统考虑换相过程时的非线性仿真模型。最后,用提出的非线性建模和仿真计算方法,对一台三相12/8极电励磁双凸极无刷直流发电机的空载电势波形进行了仿真,进而计算出电机的空载电势。结果表明:空载电势和空载特性的仿真与实验结果一致性较好。