钛合金TC4的超硬磨料柔性抛光轮数控抛光试验研究

航空发动机叶片钛合金材料在数控磨抛加工中容易发生烧伤及黏附现象,针对常用的TC4材料开展了超硬磨料柔性抛光轮数控抛光试验研究。分析了超硬磨料柔性抛光轮抛光参数中转速、进给速度、预压量及行距对抛光去除深度及抛光后试件表面粗糙度的影响规律并通过正交试验分析了各抛光参数影响的主次关系。确认了钛合金试件抛光表面黏附物质成分,并同时分析了表面黏附物的形成原理。给出了TC4钛合金材料在超硬磨料柔性抛光轮数控抛光过程中工艺参数的选择策略,为TC4材料的航空发动机叶片和整体叶盘在超硬磨料柔性抛光轮数控抛光过程中提供理论依据和技术基础。     

磁流变抛光KDP去除机理实验研究

针对KDP晶体质地软、脆性高、易潮解等不利于加工的材料特性,提出了基于潮解原理的无磨料非水基磁流变抛光新工艺,获得了表面粗糙度PV=13.7nm,Rms=1.1nm的超光滑表面。通过分析得出新型磁流变抛光通过溶解作用完成材料去除;实验证明新型液体抛光过程中,溶解作用占主导地位,机械去除作用很小,可忽略不计;去除效率随抛光区域剪切应力增大而增大,而正压力分布对去除效率没有影响。     

光学元件抛光用水基磁流变液稳定性研究

在介绍磁流变抛光原理的基础上,分析了磁流变液所应具备的特性.通过配方试验配置了磁流变液,并对其稳定性进行了研究.配置出了沉降率达到8%且具有良好抗团聚稳定性的磁流变液,满足了光学元件抛光的要求.最后提出了进一步提高磁流变液稳定性应采取的几种可行性方法.     

KDP晶体的磁流变抛光研究

针对KDP晶体溶于水,易潮解的特点,配制了适用于KDP晶体抛光的磁流变抛光液,测试了其性能,并对KDP晶体进行了初步的抛光实验,结果表明该磁流变抛光液性能较好,实现了KDP晶体的磁流变抛光。     

复杂结构薄壁件小直径永磁球头磁流变抛光技术

针对一种复杂结构薄壁件的结构特点和加工精度要求,在磁流变抛光原理的基础上,设计了小直径永磁球头的加工工艺。本文详细分析了工件的磁流变抛光工艺要求,并在此基础上确立了工件的小直径永磁球头磁流变抛光加工方法。通过自行研制的磁流变抛光机床对工件进行加工验证实验,经过加工工件的表面粗糙度由645.8nm减小到18.7nm,表明了采用小直径永磁球头磁流变抛光方法对工件进行抛光,可以得到较好抛光表面质量,达到了工件的精度要求,进而验证了该方法的正确性。     

复杂曲面铝反射镜磁流变抛光工艺优化

采用超精密车削加工的复杂曲面铝反射镜只能满足红外光学系统的应用需求,若要满足更高需求的应用场合,需要进一步提升反射镜面形精度。磁流变抛光能够进行确定性修形,在复杂曲面加工中具有独特优势,但是复杂曲面连续变化的面形特征,在磁流变抛光时会导致去除函数不稳定,影响误差收敛效率和加工精度。从高精度复杂曲面铝反射镜的应用需求出发,提出了复杂曲面局部区域磁流变抛光去除函数的动态建模方法,给出了驻留时间求解算法,以平均曲率变化最小为原则,设计了抛光路径优化算法,针对该算法计算速度慢的问题,提出了优化策略,并通过试验进行了验证,最终加工的复杂曲面铝反射镜的面形误差为0.216λ PV、0.033λ RMS （λ=632.8 nm）。     

倒置式磁流变抛光装置的设计与研究

针对大尺寸工件的抛光加工特点,设计了倒置式的磁流变抛光装置。详细阐述了符合磁流变抛光要求的磁场发生装置的设计原理,并对抛光区域磁场进行了理论分析、软件仿真和优化。     

具有误差修正功能的叶片变预压量抛光技术

针对目前部分叶片铣削后具有较大轮廓度误差以及微小进排气边,采用力控抛光方法难以达到预定要求的状况,提出了一种利用柔性金刚石抛光轮的变预压量误差修正抛光方法。首先,利用在机快速测量装置测量获取叶片待加工余量情况,然后通过分析测量数据确定叶片抛光轨迹和抛光预压量,从而达到对抛光去除量大小的控制,实现叶片型面自适应抛光的结果。最后,利用常规3轴机床对某型号叶片进行了包含叶根过渡圆弧的全型面抛光试验,试验结果表明,用该方法抛光后,叶片型面轮廓度由抛光前的0.02~0.12mm改变为–0.04~–0.005mm,余量稳定控制到了公差带内。与传统的方法相比,采用高精度超硬磨料复杂母线弹性抛光轮可以实现叶片非均匀去量,有效地改善了叶片型面轮廓度。该技术可以广泛用于中小叶片的低成本高精度抛光加工。     

基于杂质元素控制工艺降低熔石英元件损伤密度实验研究

为降低熔石英元件的损伤密度,本文提出了磁流变抛光与HF酸刻蚀组合工艺降低杂质元素含量的方法。对熔石英样品进行磁流变抛光和HF酸刻蚀,测试表面的杂质元素相对含量以及355nm激光辐照下的损伤密度。磁流变抛光后,熔石英元件表面的Ce元素相对含量由2694当量降至10当量以下,但Fe元素相对含量由376.2当量上升至4333当量,8J/cm2通量下损伤密度由0.49个/mm2增大为0.90个/mm2;磁流变抛光与HF酸刻蚀后,Fe元素相对含量下降至1951当量,损伤密度为0.042个/mm2。实验结果表明,磁流变抛光可以去除前级加工引入的Ce元素,但是会引入Fe元素,导致损伤密度上升。HF酸刻蚀可以有效降低杂质元素含量,降低损伤密度。     

确定性抛光综述

对确定性抛光中的磁流变抛光、磁射流抛光、离子束抛光、气囊抛光技术进行综述,重点介绍各种方法的工作原理以及如何实现确定性抛光,指出确定性抛光的发展趋势。     

大容量直驱风电机组级联直流组网系统设计

传统交流组网风电场系统存在多次电能转换、成本高的问题。针对这个问题,设计了一种大容量直驱风电机组级联直流组网海上风电场系统,其直接将每台机组的直流输出级联形成高压直流进行传输,而无需额外的海上升压站平台。风电机组采用了永磁直驱风力发电机及其变流器,其中变流器包括了AC/DC单元和DC/DC单元,并设计了控制策略,即通过DC/DC单元的占空比调节来实现电流的持续输出和最大功率跟踪。陆基逆变电站采用晶闸管型逆变器,设计了工作模式和控制策略,其主要功能是实现高压直流链路的电压电流调节。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台,搭建了容量为150 MW的风电场系统进行了仿真计算,计算结果验证了该系统具有较高的鲁棒性和对风速变化的适应性,同时每个机组都能独立的实现最大风能捕获。     

交直流共用主电路及其控制方法在双输出航空静变电源中的应用

详细介绍一种通过交直流变换共用主电路实现同一电源双路分时输出的方法,给出了交直流共用主电路的拓扑结构及其工作原理,分析了交流变换五电平载波移相及直流变换级联移相控制策略。为了在三相交流变换电路的基础上实现大功率直流输出,并兼顾各相功率均衡,提出了一种相位角同步的均流控制策略。最后通过试验实现了同一电源分时输出交流115 V/400 Hz/100 kVA和直流270 V/80 kW,验证了所述拓扑结构和控制策略的合理性与可行性。     

Generic functional modelling of multi-pulse auto-transformer rectifier units for more-electric aircraft applications

The Auto-Transformer Rectifier Unit (ATRU) is one preferred solution for high-power AC/DC power conversion in aircraft. This is mainly due to its simple structure, high reliability and reduced kVA ratings. Indeed, the ATRU has become a preferred AC/DC solution to supply power to the electric environment control system on-board future aircraft. In this paper, a general modelling method for ATRUs is introduced. The developed model is based on the fact that the DC voltage and current are strongly related to the voltage and current vectors at the AC terminals of ATRUs. In this paper, we carry on our research in modelling symmetric 18-pulse ATRUs and develop a generic modelling technique. The developed generic model can study not only symmetric but also asymmetric ATRUs. An 18-pulse asymmetric ATRU is used to demonstrate the accuracy and efficiency of the developed model by comparing with corresponding detailed switching SABER models provided by our industrial partner. The functional models also allow accelerated and accurate simulations and thus enable whole-scale more-electric aircraft electrical power system studies in the future.     

大功率UVLED分布式驱动技术研究

以工业印刷过程中UVLED固化为应用背景,研究并设计了一种UVLED驱动控制系统。分析了采用分布式驱动的优势,确定了驱动电源采用两级驱动结构,包括前端AC/DC恒压模块和后端DC/DC恒流模块。对该系统的驱动电源模块进行了试验测试和结果分析,试验结果验证了该UVLED驱动控制系统的可行性。     

Single-phase power-factor-correction AC/DC converters with threePWM control schemes

Three pulse-width modulation (PWM) control schemes for a single-phase power-factor-correction (PFC) AC/DC converter are presented to improve the power quality. A diode bridge with two power switches is employed as a PFC circuit to achieve a high power factor and low line current harmonic distortion. The control schemes are based on look-up tables with hysteresis current controller (HCC) to generate two-level or three-level PWM on the DC side of diode rectifier. Based on the proposed three control schemes, the line current is driven to follow the sinusoidal current command which is in phase with the supply voltage, and two capacitor voltages on the DC bus are controlled to be balanced. The simulation and experimental results of a 1 kW converter with load as well as line voltage variation and shown to verify the proposed control schemes. It is shown that unity PFC is achieved using a simple control circuit and the measured line current harmonics satisfy the IEC 1000-3-2 requirements     

某型训练指挥台电源系统的优化设计

电源系统是为某型训练指挥台内部各设备提供能源支持的基础单元。通过对电源系统的组成结构和功能的系统分析,针对电源系统存在的 3个方面不足,包括:启动冲击电流过大、电源开关存安全隐患以及风扇组交流负载消耗不合理,提出相应的优化措施,即:应用软启动电源降低启动冲击电流、利用低压控制高压提高安全性、使用直流风扇替换交流风扇降低交流负载消耗。实际应用表明,在采用上述优化措施后系统的可靠性和安全性均得 到了明显提高,达到了优化的目的。     

一种适用于FADEC系统的宽输入范围AC/DC变换器

针对航空发动机全权限数字电子控制(FADEC)系统专用发电机的输出特性,提出一种电流回馈型恒流变频AC/DC(交流/直流)变换技术,以适应专用发电机的宽输出范围,满足FADEC系统的供电需求.给出了该技术的控制策略、拓扑结构、工作原理、过压故障检测及保护设计方法.试验结果表明:该变换器工作稳定,在-55~125℃全温范围内,满足国家军用标准飞机供电特性(GJB181A)对电源的相关规定.研究成果已成功应用于某型航空发动机数字控制系统中,并通过了台架试车和飞行平台试验.      

Novel single-phase AC/DC converter with two PWM control schemes

A novel single-phase AC/DC converter with two pulsewidth modulation (PWM) schemes is proposed to draw a sinusoidal line current with nearly unity power factor, achieve balanced neutral point voltage and regulate the DC bus voltage. With the aid of neutral point clamped scheme, a three-level voltage pattern is generated on the AC side of the proposed rectifier. To track the tine current command derived from a voltage controller and a phase-locked loop circuit, a hysteresis current control scheme is used in the inner loop control. A capacitor voltage compensator is employed to achieve the balanced neutral point voltage. To investigate the effectiveness of the proposed control scheme, the simulation and experimental results based on a laboratory prototype circuit are performed.     

基于高功率因数控制的永磁同步电机无电解电容驱动系统控制策略

永磁同步电机无电解电容驱动系统因其成本与寿命的优势,在白色家电领域逐步得到广泛的应用。然而,由于使用小容量的薄膜电容取代大容量的电解电容,母线电压会以两倍工频波动,在母线电压处于波谷时,逆变器输出电压容易饱和,导致控制性能恶化,网侧电流畸变。因此,提出了一种基于高功率因数控制的转矩控制环和电压矢量修正策略,能够有效提升网侧功率因数,抑制网侧电流谐波并符合IEC 6100032标准。该算法的有效性通过仿真得以验证。     

AC/DC converter topologies for the Space Station

A new class of AC/DC converter topologies (Type-1 converters) is described, suitable for use in an advanced single-phase sine-wave voltage, high-frequency power distribution system, of the type that was proposed for a 20 kHz Space Station primary electrical power distribution system. The converter comprises a transformer, a resonant network, a current controller, a diode rectifier, and an output filter. The input AC voltage source is converted into a sinusoidal current source using the resonant network. The output of this current source is rectified by the diode rectifier and is controlled by the current controller. The controlled rectified current is then filtered by the output filter to obtain a constant voltage across the load. Three distinct converter topologies, Type-1A, Type-1B, and Type 1-C, are described, and their performance characteristics are presented. All three types have a close-to-unity rated power factor (greater than 0.98), low total harmonic distortion in input current (less than 5%), and high conversion efficiency (greater than 96%)