双凸极电机转矩脉动的仿真研究

双凸极电机的凸极结构及其供电电源的开关形式，导致了在输出转矩中存在稳态转矩脉动和换向转矩脉动，由于换向转矩脉动对电机性能影响较大，本文主要对影响电机稳态性能的换向转矩脉动及其产生原因进行了详细的分析研究，在此基础上提出了双凸极电机进行电流控制，改变控制参数，采用双拍工作方式以及改变励磁电流波形等几何方法来改善双凸极电机的输出转矩特性，减小输出转矩脉动。数字仿真结果验证了这些方法对减小转矩脉动的可行性。     

串联磁路混合励磁爪极发电机的研究(英文)

针对电励磁爪极发电机效率低、永磁爪极发电机磁场调节困难的问题,提出了一种串联磁路混合励磁爪极同步发电机,利用磁路计算方法和三维有限元的分析研究了这种新型电机各部分的磁密大小,确定了合适的极对数和合理的磁钢厚度,探讨了这种新型电机的空载特性、外特性和调节特性.研究表明:串联磁路混合励磁爪极发电机合适的极对数为2,且磁钢厚度存在一个较为合理的优化值.相对于电励磁爪极发电机,它实现了励磁电流的双向控制;相对于永磁爪极发电机它使得输出电压可调,在更宽的负载范围内实现了输出电压的恒定.在参数相同的情况下,与电励磁爪极发电机相比,该电机具有更高的气隙磁密和功率密度.     

新型双凸极发电机数字控制原理与实现

电励磁双凸极电机是一种新型交流无刷电机,它具有结构简单、可靠性高、维修方便等优点,用作发电机具有调压控制简单、可故障灭磁等优点。文中首先介绍了电励磁双凸极发电机系统的控制原理,并分析了发电系统的控制规律。为优化控制P I参数,提高系统的动稳态性能,通过M atlab仿真获得根据输出电压与给定电压的偏差的变P I参数组合,并经试验优化该P I参数组合。然后,通过硬件构成与软件设计两方面介绍了基于DSP控制的电励磁双凸极发电机系统的设计方法。最后,以一台30 kW发电机为例,设计了一套数字调压器,并进行了系统试验。实验结果表明,电励磁双凸极发电系统采用变P I参数的控制方法具有良好的动稳态特性。     

应用于磁悬挂系统的200V─6OA晶体管斩波器

在大功率磁悬挂系统中，电磁铁电流必须采用开关频率较高的大功率斩波器来调节。本文介绍一个用于磁悬挂系统的大功率晶体管斩波器，它的工作电源电压为２００Ｖ，输出电流为６０Ａ，斩波频率为２ｋＨｚ，试验负载从阻性到感性，电感量达２．５Ｈ。该斩波器在一个单自由度大功率磁悬浮试验装置中完成了磁悬挂控制试验。该斩波器由不对称半桥、开关辅助网络、最优基极驱动电路ＵＡＡ４００２、一次脉冲源ＭＣ３４０６０及电流反馈环等部分构成，具有多种保护功能和良好的传输特性线性度。     

宽电压输入范围调节/变换装置的建模与仿真

提出了一种适用于未来先进飞机的新型专用电源系统的设计方案，它由永磁同步发电机和宽电压输入范围的变换／调节装置组成。本文利用Matlab工具建立了宽电压输入范围变换／调节装置的仿真模型。另外，还对滤波器的结构和参数对输出直流电压脉动和发电机相电流波形的影响及相电流谐波进行了仿真分析。仿真结果表明，在Boost-buck变换器之前增加滤波器，并不能改善系统直流输出电压脉动情况，反而会造成发电机三相电流谐波含量增大，对发电机产生不利的影响。新型专用电源系统直流电压脉动幅值的控制是靠变换器自身调节实现的。     

C—dump变换器开关的工作方式及其对调速系统的影响

讨论无刷直流电机调速系统中C－dump（电容储能型）变换器新波开关的工作方式对变换器储能电容电压和电机电流的影响，对斩波开关提出了三种控制方法：滞环控制、PWM控制以及滞环结合PWM控制。本文对其与主开关的配合方式进行了详细的分析与比较，给出了系统在各种方式下的实验结果。研究表明，C－dump变换器的新波开关采用滞环控制与PWM控制相结合的工作能较好的减小电机电流脉动，进而减小电磁转矩脉动，有利于系统稳态性能的提高。     

一种软开关组合式直流变换器输出纹波的抑制

针对电流控制离散脉冲调制方式下的一种软开关组合式ＤＣ－ＤＣ变换器，分析了使其输出电压纹波最小的最佳控制脉冲序列构成，讨论了滞环宽度与变换器工作频率、输出电压纹波的关系，给出了环宽的设计原则及仿真波形。研究结果对于此类ＤＣ－ＤＣ变换器及软开关组合式逆变器控制电路的设计具有重要指导意义。     

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。     

转差频率控制的电梯拖动系统

本文介绍采用微电脑控制的变压变频(VVVF)电梯电机调速拖动系统,控制部分由以8031单片机为核心的系统组成,电动机由电压型变频调速器供电。文章介绍用转差频率控制速度调整的原理并建立感应电动机非线性数学模型;给出对整个系统进行数字仿真的仿真结果;探讨了系统控制方案的可行性与基本性能。利用自行设计安装的一套小功率电梯模拟拖动系统来验证仿真结果。实验证明仿真结果与实验结论十分接近,从而说明本控制方案对快速电梯拖动系统的速度给定具有良好的跟踪性能,可以满足电梯拖动要求。     

分布式三相逆变器冗余并联系统的研究

逆变器的冗余并联控制技术是实现变流器及不间断电源(Uninterruptible power supply,UPS)等设备高可靠性的关键。逆变器并联的控制方法有很多种,频率电压外特性下垂法存在输出外特性较差等不足;主从法必须依赖主模块工作,没有实现真正的冗余控制。本文采用了一种适合热插拔的平均电流分布式并联控制策略,并在其基础上加上了负载电流前馈控制技术,提高了输出外特性。分析比较了并联系统在加负载电流前馈技术前后的输出外特性,并研究了并联系统采用优化控制策略后进行热插拔的具体实现过程。在以上并联控制策略的基础上研制了一台三相逆变器并联系统,进行了热插拔实验,真正实现了冗余控制。     

电力作动系统容错电机拓扑结构与控制策略

容错电机以其可靠性高、容错能力强以及恶劣环境工作能力强等优点得到了国内外电机领域广泛关注,其工作原理、拓扑结构、电磁性能和控制策略等已有广泛而深入的研究,研究结果表明该类电机非常适合应用于全电/多电飞机电力作动系统。本文从拓扑结构和控制算法两大方面对电力作动系统用容错电机的关键技术进行分析和总结。在拓扑结构方面,横向比较了每种原型电机引入容错设计后对原有电磁性能的影响,纵向归纳了电机容错设计的通用设计方法和一般规律。在控制策略方面,分析了基于电流矢量重构技术和基于电压矢量重构技术两大类方法的内在联系与优缺点,提出了提高转速动态的容错电机转矩冲量平衡控制,并对代表性拓扑结构和容错算法进行了仿真和实验比较。最后展望了容错电机的研究前景与应用拓展。     

混合励磁双凸极电机模态分析方法

以三相混合励磁双凸极电机及其三相桥式功率变换器为研究对象，提出了同时将每相绕组端点电压和导通功率器件作为状态变量的状态分析方法，给出了电机运行中所有可能的工作模态状态方程。继而以H_PWM-L_ON型调制方式为例，讨论了具体的工作模态，给出了各模态状态方程、实际的电流回路和主要原理波形，并通过实验作出了验证。     

集中式飞机外部供电架构及关键参数分析

单独式供电结构的飞机外部交流供电方案存在静变电源数量多、管理和维护困难、成本高以及使用率低等缺点。本文提出了基于 400 Hz电力系统的集中式飞机外部供电设计要求和设计方法，并对其中的关键技术进行分析，包括400 Hz电力系统的结构及功能分配、母线电压等级、配电结构和潮流分析等。以上海浦东国际机场1号航站楼的飞机外部供电为实例进行了400 Hz集中式供电系统的方案设计和 参数分析。计算和仿真结果表明基于400 Hz电力系统的集中式飞机外部供电可保证供电可靠性和电能质量，同时可以降低成本，提高供电灵活性和设备利用率。结果证明了本文所提方案的合理性。     

航空静止变流器的研究综述

航空静止变流器实现机载直流电到交流电的转换,是航空电源系统的重要组成部分。本文从拓扑和控制等方面回顾了近年的研究历程,讨论了提高航空静止变流器的功率密度、效率、输入/输出性能等的关键技术。分析了航空静止变流器的适用拓扑,采用反向恢复损耗问题小的拓扑、并采用交错移相控制技术等,可提高滤波器的等效开关频率,减轻被动元器件的重量。在DC-DC变换器的电压环中增加陷波滤波器,在DC-AC逆变器的电压环中增加谐振控制器,显著改变了特定频率处的变换器输出阻抗,解决了单相航空静止变流器的输入端的低频电流纹波问题,显著提升了航空静止变流器的输出电压调整率。在提高基础模块性能的基础上,研究了具有抗干扰能力强的组合控制技术,为航空静止变流器的标准化奠定了基础。     

基于深度神经网络的变比冲小推力交会实时最优控制（英文）

针对燃料最优交会问题,提出了一种基于深度神经网络的实时控制方法。首先,发展了面向燃料最优交会问题的轨迹反向生成方法,该方法基于现有的反向生成思想进行二分法迭代,以满足反向积分的两个截止条件。然后,构造了一种适用于变比冲模型的深度神经网络结构,并将网络的输出控制分为推力输出和比冲输出。提出了先学习最优比冲,然后根据比冲的实际上下限约束对其进行限制以获得比冲输出的方法。进一步,通过设计增强容错深度神经网络以提高交会任务末端接近段的鲁棒性。最后,通过对地球至阿波菲斯小行星和地球至火星的任务仿真,验证了所提方法的有效性和高效性。     

基于微处理器的CSIM模型跟随自适应控制系统

提出了电流型逆变器－感应电机（ＣＳＩＭ）的模型跟随自适应控制系统，阐述了转差频率控制系统的动态数学模型。借助于模型降阶技术，在不显著降低系统性能的前提下，降低模型的阶数以简化设计。推导了离散形式的自适应模型跟随控制系统的控制规律，这些规律在考虑负载和电机参数变化时满足超稳定性条件。用一个８０９８微处理器实现了该控制器，控制系统的实现仅使用了参考模型和被控装置直接提供的状态量，无须辨识系统的内部变量。实验结果表明，该系统具有良好的性能     

电励磁双凸极无刷直流发电机电压纹波分析

在电励磁双凸极无刷直流发电机结构参数一定,电阻性负载的条件下,考虑到铁芯材料的非线性饱和特性,在二维有限元非线性分析的基础上,通过仿真定量地分析解释了励磁磁场不同时,12/8电励磁双凸极发电机相电压波形在120~180°变化的原因及变化规律,并分析了励磁磁场强弱及电枢反应对发电机输出直流电压纹波的影响及其非线性变化规律,经过实验验证了分析结果的正确性。分析所得结论为电机性能的优化设计提供了理论依据,并对励磁控制的优化具有指导作用。同时,对双凸极电动机控制方式的选择具有指导意义。     

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。     

电弧加热高温磁流体发电地面试验研究

针对航天器未来空间飞行任务对大功率电源的迫切需求，开展了基于电弧加热的高温气体磁流体（MHD）发电地面试验研究。利用长分段电弧加热器加热氩气试验工质，模拟MHD发电所需的温度和压力条件，通过注入铯种子的方式提高试验工质的电导率，成功进行了直通式和盘式MHD发电地面试验:在磁场强度1 T试验条件下，直通式发电机最大输出发电功率达到196 W；在磁场强度7 T试验条件下，盘式发电机最大输出发电功率达到10.5 kW。本研究工作验证了磁流体发电技术的前景，为更高功率的磁流体发电机研究及空间应用奠定了基础。