飞机发电机电压调节系统数学模型的建立与研究

讨论了研制的某60kVA交流电源的调压系统工作原理与组成结构。在实验基础上,利用MATLAB强大的模型辨识和数值计算功能,建立了调压系统数学模型,并对其进行仿真分析,最后给出验证实验波形。两种结果都表明励磁电流反馈在改善系统稳态性能的同时也影响系统动态性能,和理论分析一致,证明建模方法和结果是正确有效的,可以为调压系统的参数设计与性能分析提供重要的理论依据,而且对研究数字调压器的控制算法有参考价值。     

负载电流反馈补偿法在双凸极无刷直流发电机数字调压器中的应用

分析了双凸极无刷直流发电系统突加、卸负载时的工作机理及滤波电容的影响,在此基础上提出了负载电流反馈补偿控制方法,以提高系统的动态性能。实验结果表明,在系统突加和突卸负载两种情况下,加入负载电流反馈补偿控制后,不仅电压恢复时间明显缩短,而且电压波动幅值也大大减小,系统的动态特性得到了明显的提高。该方法可推广应用到不同类型的直流发电机的数字调压控制中。     

定子双绕组异步发电机航空变频交流发电系统不对称运行性能分析

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。     

航空无刷同步电机起动发电系统电动运行励磁特性

对航空无刷同步电机起动发电系统电动运行的励磁特性进行了理论分析,提出了交直流混合励磁方案,建立了系统的MATLAB/SIMULINK仿真模型。仿真结果表明,主发电机励磁电流平均值随励磁机励磁频率的升高而减小,且主发电机励磁电流脉动率随转速升高有唯一极小值点,该点可作为交直流励磁的切换点。     

限制励磁方法在无刷交流发电机数字电压调节器中的应用

分析了限制励磁电流功能对无刷交流发电机加载过渡过程的影响,得到了设置励磁电流限制值的方法。采用了曲线拟合的方法对变速无刷交流发电机的励磁电流限制值进行了设置,而且拟合公式是与理论推导相一致的。按照本文的励磁电流限制值拟合方法可以保证无刷交流发电机在整个转速范围内都有良好的加载动态性能。     

飞机用开关磁阻起动/发电系统负载影响研究

组合起动/发电(IS/G)系统是多/全电飞机(M/A EA)的关键子系统,而开关磁阻电机(SRM)被认为是实现飞机IS/G系统的首选机型。研究了负载对开关磁阻起动/发电(SR S/G)系统电能质量及稳定性的影响。针对多电飞机电气系统的特点,所涉及的负载被划分为三类:传统负载、特殊负载和恒功率负载,给出了突加、突卸负载时SRM的输出电压和相电流曲线。同时,对恒功率负载下系统的稳定性进行了理论分析和仿真验证。     

独立励磁直流发电系统优化控制方法比较

传统的电压环比例积分（PI）控制无法兼顾直流（DC）发电系统的稳态和动态性能，一种电容能量平衡控制（CEC）方法被提出用以提升独立励磁直流发电系统的动态性能，CEC外环仍然采用PI控制。提出一种基于负载反馈的广义预测控制（GPC）方法，与PI控制框架下的电容能量控制方法进行比较研究。从原理上分析了CEC与GPC方法的特点，指出CEC方法的高比例增益能够加速系统动态响应，但外环的积分环节与负载电流反馈相冲突，会影响系统的电压稳态精度。分别构建CEC与GPC方法下的系统传递函数，从抗负载电流扰动的角度进行控制参数优化设计，并进行仿真验证，讨论了电容参数失配对2种控制方法的影响。最后，通过对比实验验证了本文对2种优化控制方法分析的正确性。实验结果表明：优化控制参数后的GPC与CEC方法在动态性能上优于传统的电压环PI控制，且相较于CEC,GPC拥有更强的鲁棒性。     

飞机发电机双余度调压器设计分析

本文对为飞机采用交流——直流——交流(AC—DC—AC)方案的变速恒频(VSCF)电源系统设计的一种双余度调压器进行分析和介绍。为了提高VSCF 电源系统的控制可靠性,完善系统性能,提出了交流和直流双通道控制方案。分析和实验结果证明该调压器各项性能达到了设计要求。     

基于前馈补偿的钻机系统永磁电机预测控制

将永磁同步电机(PMSM)作为石油钻机系统的驱动设备时,针对快速响应和强鲁棒性的控制要求以及复杂工况下的外部扰动问题,提出了基于前馈补偿的石油钻机系统PMSM预测控制策略。在该方法中,对电机转速环采用以电机数学模型为基础的预测控制,以实现PMSM的快速响应和提高鲁棒性,并引入扩展状态观测器进行扰动前馈补偿。仿真结果表明:与电机转速PI控制和动态矩阵控制相比,该控制策略响应速度更快,超调量小,在负载干扰下转速波动小且能更快地恢复至稳定值。     

重载航空负载模拟器非线性最优前馈补偿控制

重载航空负载模拟器是用来模拟"C919"、"运-20"等重载飞机舵面工作载荷的地面仿真平台。设计了一种重载航空负载模拟器,采用非对称缸作为执行机构以在小体积下完成大载荷加载。为了消除多余力对重载航空负载模拟器加载精度的影响,分析了非对称缸正反向运动和大载荷变化下伺服阀流量增益的非线性变化对前馈补偿函数的影响,并设计了非线性参数估计控制器。同时分析了加速度等动态参数变化和静态参数的误差对多余力消除的影响,设计了参数最优控制器。仿真和试验结果均表明,相比于传统前馈补偿控制器,所设计的非线性最优前馈补偿控制器下的加载精度和多余力抑制能力提高了50%以上。     

用于航空高压直流电源系统的笼型异步发电机控制策略的研究

 现代电力电子技术的发展使得笼型异步发电机能够适用于航空高压直流系统中。着重对笼型异步电机与电力电子变换器结合构成的发电系统进行了研究,说明了采用直接转矩控制策略可使这种发电系统具有很好的动态特性。介绍了异步发电机直接转矩控制的原理与实现方法,并给出了仿真与实验结果。     

分布式电推进飞机电力系统研究综述

继飞机二次能源逐步统一为电能形成多电/全电飞机之后,电推进技术成为飞机动力系统电气化的重要发展方向,有望进一步提高飞机动力系统能量转换效率、降低燃油消耗和排放,代表了航空电气化的高级阶段。飞机电力系统及相关技术是支撑电推进技术发展的重要基础。系统总结了电推进飞机的类型与发展现状,论述了飞机混合动力系统及分布式电推进系统的基本概念、特点与意义。阐述了航空电推进系统的基本结构,比较了适用于分布式电推进系统的电力系统架构,系统分析了实现电推进技术所需的高效高功率密度电机、高效大容量功率变换器和综合热管理等关键技术。小型纯电动飞机正在逐步迈向实用化,而分布式混合电推进技术是中大型飞机电气化的重要方向,仍然需要航空机电和动力系统等交叉融合与创新发展。     

航空用燃料电池及混合电推进系统发展综述

随着世界范围内碳减排需求的日益增长及长航时飞机的发展需要,高效率的燃料电池航空电推进系统逐渐受到重视,氢能航空的理念被人们所熟知。可使用碳氢燃料的高温燃料电池还可与燃气涡轮组成混合动力系统,发电效率进一步提高至70%。本文首先回顾了燃料电池及燃料电池涡轮混合系统在航空能源、动力系统方向应用概况;接着,概述了几种突破现有涡轮发动机技术瓶颈的新概念混合电推进系统,如发电与推进一体化燃料电池涡轮混合动力系统和无涡轮燃料电池混合推进系统;基于此,本文分析了限制燃料电池混合系统实际应用的关键技术难题,主要体现在混合动力系统功重比较低、大分子碳氢燃料重整技术未突破两方面。     

太阳能无人机能源系统的关键技术与发展趋势

作为探索临近空间领域的新兴飞行器，太阳能无人机（SUAV）在性能、技术及任务航时均呈现出不同于传统飞行器的新特点。其中，太阳能无人机能源系统的比能量、比功率是影响飞机整体性能的核心因素。因此，本文首先对太阳能无人机的太阳电池、储能电池的发展现状进行了阐述，然后针对能量获取多元化、能源系统管理高效化、能源载荷一体化方向对太阳能无人机能源系统的未来发展趋势进行了展望。     

多电飞机大功率高压直流起动发电机系统研究与实现

起动发电（SG）一体化是多电飞机（MEA）和全电飞机（AEA）机载主电源系统的重要特征与关键技术。高压直流电源（HVDC）系统输出不受交流电频率约束，电机可工作在更高转速从而提高功率密度，且易于并联提高供电可靠性，已经成为飞机电源系统的重要发展方向。提出三级式高压直流起动发电系统架构，阐述了其组成和工作原理，分析了发电和起动模态下永磁发电机（PMG）、励磁机（ME）和主电机（MG）的运行特性，以及发电模态下励磁机的恒流源和电流放大器特性；研究了起动模态下主电机的转矩产生机理和影响因素以及励磁机单相交流励磁特性。研制成功120 kW/270 V高压直流起动发电机系统，构建起动发电一体化实验平台，完成了发电及发动机模拟起动运行实验，实验与仿真结果一致，为大功率高压直流起动发电系统在新一代飞机上的应用奠定了理论和技术基础。     

DDV作动器余度数字伺服系统工程设计与实现

 介绍一种直接驱动阀（DDV）式作动器的余度数字式伺服系统设计与实现,描述了系统的余度配置、设计思想及组成,建立了DDV作动器的结构参数化模型及数字伺服回路的模型,并进行了仿真,分析了作动器动静态特性、采样频率及监控器的设计性能。最后,采用快速原型实时仿真,对余度数字式伺服系统完成了的性能试验验证,结果表明系统性能令人满意。     

B777飞机供电系统的性能分析

B777飞机集中了当代飞机最先进的供电技术,因而它的电源系统具有最佳的性能。本文分析这些性能,并重点阐述支持双发延程越洋飞行能力的大容量多余度电源和变速恒频备用交流电源系统的特点。     

大迎角机动进气道试验装置有限元分析与优化

为给战斗机进气道的优化设计和性能评估提供试验平台,需要研制一套具有良好静、动态性能的大迎角机动进气道试验装置。介绍了该装置的结构、原理,并以该装置的有限元模型为研究对象,简述了有限元建模中的几何清理、网格划分等过程,对装置的强度、刚度和动态性能进行了有限元分析;阐述了优化设计的理论与方法,用尺寸优化方法对重要部件的厚度进行了优化。计算结果表明：装置的结构满足强度和刚度的要求,动态性能良好;通过尺寸优化,部件转动惯量得到明显减小。     

综合化飞机环境监视系统研究及其数字仿真测试

综合模块化航空电子(IMA)技术日益成为飞机航电系统开发的主流构型。基于美国航空无线电技术委员会(RTCA)对飞机环境监视系统(AESS)的定义,分析了AESS的发展过程及技术趋势,以空客A380、Boeing787飞机的AESS为例进行现状分析,依据ARINC768规范开展了综合飞机环境监视系统(IAESS)方案及架构设计,实现了由综合飞机环境监视系统处理单元(IAESSPU)对T3CAS(TCAS、TAWS和ATCRBS)和WXR数据综合与处理的统一,开展了基于高级体系结构(HLA)的IAESS数字仿真系统设计、测试用例和性能分析,验证了IAESS具有高可靠性、低功耗、低总量等优点,未来IAESS发展也将进一步使得系统具备多功能特点。