船舶轴带无刷双馈电机短路电流分析与保护设计

当船舶轴带无刷双馈电机(BDFG)功率绕组发生三相短路故障时,短路电流会对系统造成较大的危害。因此,有必要设计专门的保护电路保障系统的安全。利用空间旋转坐标系,建立船舶轴带BDFG功率绕组三相短路时的动态方程,并依据磁链守恒定律研究系统短路电流的变化特性。通过分析短路电流的各个分量,提出加入撬棒电阻和直流卸载电路的保护方式来卸载过电流,并进一步研究加入保护电路后的电流变化特性。以1台30 kVA的BDFG为仿真对象,运用MATLAB/Simulink进行模型仿真和理论值计算,验证了保护电路的有效性,对船舶轴带BDFG电气安全设计具有指导意义。     

定子匝间短路故障下双馈风力发电机组高压穿越性能研究

为了研究定子绕组匝间短路(SWITSC)故障对双馈风力发电机组高压穿越的影响,基于多回路理论建立了计及定子绕组匝间短路故障的双馈感应发电机(DFIG)仿真模型,并在MATLAB/Simulink下建立了其S-函数。依据短路故障回路特性,分别在SWITSC前后建立了DFIG风电机组的ABC坐标系统和dq0坐标系统下的数学模型,并简要分析了SWITSC故障下的电磁特性。对双馈风电机组的高压穿越能力做出分析,分析了风电场电压升高的原因、高压穿越的标准及双馈风机在电网电压骤升下的暂态过程。重点研究了DFIG在SWITSC故障前后高压穿越的仿真结果。结果表明,定子绕组匝间短路故障会严重降低风电场的高压穿越的能力。     

永磁同步电机稳态短路试验

通过对永磁同步电机(PMSM)稳态短路工况中短路电流和短路转矩进行理论分析,得到了PMSM稳态短路电流和电磁转矩的解析表达式。结合二维有限元法对某型号180 kW PMSM短路工况下的短路电流和短路转矩进行仿真分析计算,确定PMSM在稳态短路试验时短路电流、短路转矩随电机转速的变化规律。采用1台PMSM进行三相稳态短路试验验证,记录了短路试验时不同转速下的短路电流和短路转矩。对试验结果与理论分析、仿真分析结果进行对比分析,验证了短路电流、短路转矩随转速的变化规律。     

直驱风电场并网对系统静态电压稳定性的影响

风电场的大规模接入会对电网静态电压稳定性造成不容忽视的影响。以含直驱风电机组的扩展单机无穷大系统为例,通过2种静态潮流计算方法对含直驱风机的系统等值模型进行分析,推导风电接入后系统并网点母线电压的解析式。在BPA中分别建立含直驱风电机组的扩展单机无穷大系统以及实际电网系统的仿真模型,对比理论计算结果与仿真试验结果。分析并网点母线电压在不同控制方式下,风电渗透率、风机并网位置、负荷接入比例和负荷接入位置等因素对系统静态电压稳定性的影响。     

变频交流发电系统双定子绕组异步发电机短路瞬态分析

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。     

电源端口电磁脉冲防护方法研究

为了解决电源端口在不同电磁脉冲条件下的防护问题,提出了一种适用于多种电磁脉冲防护设计方法。该方法能依据不同电磁脉冲波形精准指导防护电路设计;该方法使用CST对电源端口电源线及电路建模进行仿真分析;利用其电磁仿真结果,设计防护电路;并采用数值计算方法对防护电路中的防护器件瞬态电压抑制器进行精准设计,可保证瞬态电压抑制器本身及后级电路不发生损坏,可为电源端口防护不同电磁脉冲提供理论依据。     

基于有序BDL树集的船舶电网潮流算法及执行时间分析

针对嵌入式船舶电力模拟训练系统在频繁模拟操作指令下对潮流计算的快速性需求以及嵌入式模拟训练系统极其有限的运算资源之间的矛盾,提出一种基于有序BDL树集的船舶电网潮流算法。该算法在常规回推前推法基础上对节点编号进行优化,将多电站船舶电力系统在实际开环运行模式下等效为由多个辐射状电网构成的有序BDL树集,树集中的每个有序BDL树包含单个电站中的主配电板层、配电层和负载层,并把发电机潮流整合入主配电板层,避免了常规潮流算法中节点编号突变问题。对该算法的时间复杂度分析结果及实际运行结果进行比较分析,证明该算法比常规船舶电网潮流算法更优。     

带推力矢量的高推比发动机安装系统技术研究

针对第4代军用发动机推力矢量和高推比的特性,研究前主后辅和前辅后主2种结构形式的安装系统。通过安装系统的计算模型,进行了多种工况下气动、机动的载荷计算;并运用UG NX高级仿真模块对主安装系统进行有限元强度分析。从整机角度综合分析载荷计算数据与强度计算结果,给出了2种结构形式安装系统的优缺点。     

单相PWM整流电路控制方法及仿真分析

分析单相PWM整流电路的结构、工作原理和控制方法,通过选择适当的工作模式和工作时序,可使PWM整流电路输出直流电压稳定。将正弦脉宽调制技术应用于PWM整流电路,使其交流侧输入电流非常接近正弦波,且与输入电压同相位。同时调节交流侧电流的大小和相位,使能量在交流侧和直流侧双向流动。在建立基于Simu-link7.6的仿真模型基础上,通过分析PWM整流电路各处电压、电流波形,验证其控制方法及仿真设计的正确性。     

基于信息熵的飞机交流发电机异常检测

以交流发电机的仿真输出电压为参考信号,利用能反映符号序列总体特征的Shannon熵及二进制符号化方法,对仿真出来的正常电压信号及异常电压信号进行二进制符号化分析,并求取符号化后各自的Shannon熵,根据仿真计算表明Shannon熵能够体现由频率引起的电压异常特征。     

基于MATLAB某型飞机航空直流供电保护研究

在机载直流供电系统保护中,广泛使用的保护装置有熔断器（保险丝）和热断路器（双金属自动开关）,其原因是它们结构简单,且满足航空输配电保护的要求。但是它们本身具有诸多不可克服的缺点,例如熔断器缺乏较集中的过载保护特性且特性不稳定,影响到过载保护的可靠性、熔断时有因过热而爆炸的可能性、部分熔断器因安装位置导致不能目视检查熔断情况及熔断器熔断后在飞行时更新难于操作等等。鉴于这些问题,在过流大、易短路的供电主干线路中使用高可靠性、高稳定性、操作简便、自动化程度高的保护装置对提高飞机供电系统可靠性具有重要意义。提出了某型飞机供电保护方案,在MATLAB平台上实现了模拟仿真,结果表明能够有效地解决线路的短路、过载等故障。     

分布式电推进飞机动力系统评估优化方法

以电推进飞机的动力系统作为研究对象,开展了以下研究工作：采用电力系统潮流计算方法,分析了采用高压直流供电体制的分布式电推进飞机电气系统,模拟了其在稳定运行状态与断路故障状态下的能量流动关系,同时分析了直流电压等级对电气系统的影响。搭建了完整的分布式电推进飞机动力系统仿真模型,依据基于时间和基于高度的飞行剖面,对比分析了纯电推进与涡轮电推进架构在推进功率、推进效率与航程3个评价指标上的优劣。建立了动力系统典型部件的参数化模型,并使用符号规划算法对建立的参数化模型进行了优化计算,比较了传统涡轮推进与涡轮电推进架构下动力系统质量与燃油消耗率间的优化权衡关系。研究结果为分布式电推进飞机混合动力系统的设计提供了有价值的正向设计方法。     

基于不同拓扑结构的十二相同步发电机整流电压波形分析

传统中小功率十二相整流型同步发电机电压等级较低,整流装置通常采用4套不控整流单元并联结构。随着舰船中压直流综合电力技术的发展,整流发电系统的容量和电压等级大幅提升,十二相整流单元采用两并两串的拓扑结构可以适应发电机绕组较高的电压设计值,同时整流端中性线可引出用于电力推进调速装置的均压控制。分析了两并两串拓扑结构的不同联接组合型式,重点对两种可行的拓扑结构下的直流侧电压波形进行了解析计算,并通过仿真与试验验证了理论分析的正确性,证明了(Y1//Y3)+(Y2//Y4)拓扑结构为最优组合方式,具有最佳的直流电压品质。     

船舶推进永磁同步电机参数在线辨识方法研究

永磁同步电机(PMSM)因其优良的转矩特性和宽广的调速范围而广泛应用于船舶电力推进领域。无位置传感器控制是系统可靠运行的重要保障。然而由于温度变化、磁场饱和效应和磁路交叉耦合作用,电机参数会随运行工况而发生变化,因此实时掌握PMSM运行参数是决定系统控制质量的重要保障。针对以上问题,将模型参考自适应法用于PMSM参数的在线辨识,运用RungeKutta方法建立满秩可调模型,依据Popov超稳定性定理推导出自适应律,最后利用搭建的试验测试平台进行算法的试验验证。仿真和试验结果表明提出的在线参数辨识算法可以准确、实时地辨识出电机参数。     

导弹无线电引信电磁脉冲效应仿真

以LFM导弹无线电引信为研究对象,以Ansoft软件为仿真平台,建立无线电引信天线模型和电路模型,通过计算机仿真对高功率微波(HPM)干扰导弹无线电引信的效应进行了研究。仿真结果表明,在高功率电磁脉冲作用下,混频器和滤波器上分布的电压很高,而进入执行级的电压很低,达不到启动电压的幅度。     

永磁驱动重构型车载充电机三相DC/DC变流器的研究

提出了一种新型永磁驱动重构型车载充电机三相DC/DC变流器集成系统。该集成系统将永磁驱动的电机绕组和DC/AC逆变器重构成车载充电机实现电动汽车驱动-充电的集成,具有空间利用率高、充电快速和可靠性高等特点。分析了集成系统的结构和工作原理,推导了充电系统的三相DC/DC变换器数学模型。在此基础上,利用MATLAB/Simulink仿真软件搭建了驱动-充电集成系统仿真模型,对同步脉宽调制(PWM)控制和交错PWM控制策略进行仿真研究,分析对比了交流侧电压电流、直流侧电机绕组电感电流和直流侧电压波形。仿真结果表明,与交错PWM控制策略相比,同步PWM控制策略下该新型结构充电系统具有更好的运行性能。     

可扩展的推进系统仿真平台:部分Ⅰ-工程模型构建

基于java的面向对象建模, 建立了可扩展的推进系统仿真平台(EPSP).研究了EPSP中分级模型建立的机制;基于组件分解和标准化接口, 提出了EPSP中所用的工程模型架构的设计.EPSP允许部件被其它类似功能的部件替换, 用户可以自己组建推进系统模型, 并进行各学科和各精度的仿真计算.如何构建EPSP的工程模型将被描述, 文中给出了部件工程模型创建的示例, 表明可以利用本平台很方便的架构推进系统模型, 体现了“插件化”的思想, 证明本平台的建模达到了预期的目标.      

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.