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。     

基于Simscape航空三级式起动/发电机建模仿真研究

基于现有航空三级式起动/发电机仿真建模方法，提出基于Simscape电力系统域的励磁机、旋转整流器和主电机统一域建模方法，给出建模过程，在所建立的子系统模型上搭建航空三级式起动/发电机从起动到发电过程的仿真系统，该系统可工作在起动状态和发电状态，实现起动到发电状态的转换。仿真结果表明，所给出的建模方法可行、建模结果正确，能够支持相关领域的仿真研究。     

一种新型的双凸极起动/发电机的研究及实践

介绍一种可以适应于航空低压直流、变速恒频、高压直流电气系统的新型双凸极起动 /发电机系统 ,并对其电动及发电机理进行了理论研究 ,给出起动 /发电机的相应控制策略 ,在此基础上研制了 18k W样机并进行了原理试验研究 ,试验结果表明 :双凸极电机起动 /发电系统的方案具有结构简单、可靠及控制方便等优点 ,适合作航空用起动 /发电机     

广石燃机电站异步发电,起动及微机控制的设计

文中介绍了异步电机发电的特点，分析了ＷＪ６Ｇ１型燃气国化机拖动异步电机发电的可行性，确定了机组的并网转速和补偿电容的大小，对ＷＪ６Ｇ１型燃气轮机发电机组采用交流电机变频起动，文中提出了设计方案，对选定的交流异步电机进行了克服起动静摩擦力，起动加速时间Δｔｂ和暧机加速能力的核算或分析。     

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。     

闭环速率调节系统在同步电动机变频起动并网中的应用

闭环速率调节系统应用在同步电动机变频起动并网过程中可以起到升速平衡和负荷自动转移的作用，本文在叙述了稳频原理之后，重点阐述了变频发电机带着被起动同步电动机并入电网以后，电动机负荷从变频发电机向电网自动转移的方法和产生这种自动转移的理论依据。     

航空起动/发电系统的发展趋势与研究现状

探讨了航空电源系统的发展趋势。概括总结了"多电与全电飞机"中的大功率发电机制造、绝缘材料与有源器件以及耐高压大功率载流开关器件等关键技术的现状和发展。并就各起动/发电系统的特点、国内外研究现状和存在的问题进行了较为全面地分析与比较。最后,对航空起动/发电系统的趋势及技术进行了简要的总结。     

MD-90飞机的变速恒频发电系统

变速恒频(简称VSCF)发电系统是在电力电子技术迅速发展的基础上,研制开发的一种新型飞机电源系统,用来取代传统的恒速恒频(简称CSCF)电源系统.VSCF发电系统利用电子变换器,把飞机发动机直接驱动的变频交流发电机产生的变频交流电,变换成115/2O0伏、4O0赫3相交流电,以满足飞机用电设备的需要.VSCF电源与CSCF电源比,其发电效率要高近1O个百分点,而且还具有供电质量高,无频率瞬变现象;可靠性高,寿命期费用低;便于生产、使用和维修等优点.     

大型民用飞机电源系统的现状与发展

飞机电源系统经历了由低压直流、恒速恒频交流、变速恒频交流、变速变频交流和高压直流的发展过程，本文在分析了各种电源系统的特点以及飞机电源系统发展方向的基础上，分析了新型民用和军用飞机的特点。最后结合我国飞机电源系统的发展现状和研究水平，提出了一些看法。     

变频交流发电系统双定子绕组异步发电机低载波比控制

随着多电全电飞机的发展,变频交流(VFAC)电源发电系统已广泛应用于大型民用飞机之中。VFAC系统的主发电机具有功率大、基波频率高的特点,而大功率器件的开关频率通常不高于5kHz,因此,如何在有限载波比下保证输出电压波形质量及动态性能成为了研究的重点。基于双定子绕组异步电机(DWIG)VFAC发电系统,利用特定次谐波消除脉宽调制法(SHEPWM),针对不同的基波频率段选择不同的载波比,在保证波形质量的同时做到开关频率最低。针对SHEPWM无法实时控制的问题,采用磁链追踪控制(FTTC)对SHEPWM调制进行了改进,保证了系统动态性能,仿真和实验验证了方法的正确和有效性。低载波比控制方法不仅可以应用于变频交流发电系统,而且同样适用于中频变换器等场合。     

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。     

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.      

Starter/generator employing resonant-converter-fed induction machine. I. Analysis

A new procedure to start a jet engine (JE) and to generate power by means of a single induction machine (IM) directly coupled to the turbine is presented. The JE is brought to an initial speed by the motoring operation of the IM. Later, the IM is taken into generating mode and the turbine is applied to its excitation. The turbine catches up and starts to drive the induction generator (IG). The generated power is converted to a three-phase, 400 Hz voltage-regulated bus via a double stage power conversion utilizing a 20 kHz parallel resonant high frequency AC link and pulse density modulated converter technology. Independent of the engine speed, a constant amplitude and constant frequency three-phase voltage-regulated AC bus is formed and maintained by the proper control of the power converters. The feasibility of operation of such a system has been demonstrated in software where the JE turbine is modeled and replaced by a DC machine. An introduction, background, operation principles of the overall system, and the related software simulations are presented and discussed.     

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。     

航空开关磁阻发电机双通道容错性能研究

 12/8结构开关磁阻发电机(SRG)系统可以实现双通道工作，在一个通道故障时能够实现单通道容错工作模式, 以提高电源系统的可靠性。但由于两个通道之间存在强耦合，当系统单通道容错运行时电机性能将受到影响。通过建立12/8结构双通道开关磁阻发电机系统的数学模型，仿真分析不同工作模式下绕组电感和不同通道间绕组互感对电机性能的影响。提出一种新的绕组连接方案，实现了两个通道之间的解耦，以提高系统单通道容错运行时的电机性能。最后实验验证了理论和仿真分析的正确性以及该方案的有效性。     

航空发动机进气旋流畸变研究综述

为完善和发展航空发动机进气旋流畸变研究体系,回顾了进气旋流畸变的产生与来源,概述了国内外模拟旋流畸变的方法。归纳总结了不同类型、不同结构的旋流畸变对压气机以及航空发动机性能和稳定性的影响。综合分析了当前旋流畸变研究存在的问题和困难,对旋流畸变的发展趋势进行了讨论,提出以下建议:发展可变式旋流畸变发生器;探究旋流畸变对发动机整机性能的影响机理,为有效扩稳打下基础;要利用多种途径开展旋流进气条件下的压气机/发动机扩稳研究;建立统一的旋流畸变评价指标,并纳入到综合畸变指数系统中;探索小畸变进气道的设计方法。     

Starter/generator employing resonant-converter-fed induction machine. II. Hardware prototype

The feasibility of operation of a new procedure to start a jet engine (JE) and to generate power by means of a single induction machine (IM) directly coupled to the turbine has been shown by means of a hardware prototype. An introduction, background, operation principle of this type of a system and software simulation portion was presented in Part I. Both in software simulation and in the experimental phase of the studies the JE is replaced by a DC machine. The DC machine is brought to an initial speed by the motoring operation of the IM. Later, the IM is taken into generating mode and the DC machine is into motoring mode of operation. This mode would correspond to the turbine catch-up initiation phase and initiate driving phase of the induction generator in the actual world. The generated power is then converted to a three-phase, 400 Hz (in software), 60 Hz (in hardware), 115 V voltage-regulated bus via a double stage power conversion utilizing a 20 kHz parallel resonant high frequency AC link and pulse density modulated converter technology. Independent of the coupled machine speed, a constant amplitude and constant frequency three-phase voltage-regulated AC bus is formed and maintained by the proper control of the power converters.     

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。