飞机变速恒频电源系统可靠性的Monte-Carlo分析

随着电力电子技术的发展,用静止变换器取代机械式的恒速传动装置成为可能,因而出现了变速恒频电源系统。在变速恒频电源系统中,发电机是直接由飞机发动机来传动的。由于发动机的转速不是恒定的,因而发电机输出的交流电的频率也是变化的,故再用变换器把变频交流电变换为恒频交流电。飞机变速恒频电源系统的主要部件有无刷交流变频发电机、变换器和控制器。 一般情况下,变换器和控制器主要由电子元器件组成,其失效参数服从指数分布。但是发电机的失效参数为正态分布,因此,其可靠性的分析研究,用一般的解析方法是困难的。本文分析了飞机变速恒频电源系统的可靠性模型。应用Monte-Carlo方法对某型号飞机变速恒频电源系统方案的可靠性指标(R(t),MTBF)进行了数字仿真,得到了各主要部件的工作模式重要度,为该系统的研制设计提供了理论基础。     

开关点预置SPWM逆变器输出直流分量的控制

由于功率器件的离散性，开关点预置ＳＰＷＭ逆变器输出电压中含有直流分量，直流分量影响中点形成变压器和用电设备的正常工作，除了制作逆变器时对功率器件进行适当选配外，还应采用单相闭环调节电路抑制直流分量的大小，本文分析了直流分量产生的原因及其影响，介绍了直流分量控制的原理，并从功率管控制信号的修正和电路设计两个方面给出了直流分量调节系统的设计思想，试验结果表明本文所提出的直流分量调节方法是可行的。     

切向结构永磁同步电机极对数的选择

对于具有“聚磁”作用的切向结构永磁同步电机,增加极对数可以提高气隙磁密,使得电机体积减小、重量减轻,效率、转矩增大,但极对数的增加存在一个较为合理的值。本文定义了切向结构永磁同步电机“聚磁”的概念,并利用有限元分析软件讨论了极对数与气隙磁密、每极磁通、空载电势、转子导磁体磁密等物理量之间的关系。结论:(1)计及导磁材料饱和的情况下,气隙磁密和总磁通随极对数的增加存在一个最大值,即存在一个合理的极对数;(2)用气隙磁密Bδ与稀土永磁体的内磁感应强度BM之比来表示聚磁作用的程度时,极对数大于等于3时,电机具有聚磁能力;用Bδ与稀土永磁体的剩磁感应强度Br之比来表示聚磁作用的程度时,仅当极对数大于等于4时,切向结构永磁电机才显现出聚磁现象;(3)切向结构永磁电机极对数在3~6时较为合适。     

永磁双凸极电机中常见故障的机理研究

永磁双凸极电机运行时,可能会出现以下常见故障:三相绕组线或/和三相霍尔连接线的错误接线;霍尔信号自身的故障,即恒为高电平或低电平,其电平不随转子位置变化而变化。出现这些故障后,电机的电动运行将受何影响,以及如何迅速判断并排故成为重要的实际问题。文中针对12/8极转子斜槽式永磁双凸极电机,列举了电机常见的故障模式,继而分别对霍尔信号线及三相线接线故障、霍尔信号本身故障进行了详细的机理分析,得出结论,给出每一种故障出现后电机的工作情况,并通过故障模拟及工程实践验证了文中分析结论的正确性及实用性。     

9 kW双凸极永磁电机三相桥式变换器

9kW双凸极永磁电机功率控制器的主电路采用三相桥式变换器。与一般的三相桥式变换器相比，本文的三相桥式变换器因受到电机反电势、霍尔传感器位置信号及特定开关工作方式等因素的影响，工作情况复杂，工作原理也有较大差异。文中阐述了基于理想工作情况下的双凸极永磁电机三相桥式功率变换器的工作原理，给出了在电机反电势不对称、霍尔传感器位置信号不准确以及输入电压变化等情况下功率变换器的工作情况，实验证明了该变换器分析的正确性。     

电励磁双凸极电机两种电动控制策略的分析和比较

讨论了QFW—18电励磁双凸极起动／发电系统在电动运行时的两种控制策略，对其进行了理论上的分析，井在QFW-18kW样机上进行了实验研究。结果表明，双凸极起动／发电系统在电动运行时通过对两种控制策略的结合，能较好地解决航空发动机在起动过程中双凸极电机与发动机的转速及转矩的匹配问题。     

两端稳压软开关双向BUCK/BOOST变换器研究

研究了双向BUCK／BOOST变换器，指出通过合理设计电感与死区时间，可以使开关管零电压开通，并且其体二极管也是自然导通、关断，而无反向恢复问题，从而大大降低功率损耗。给出双向变换器两端稳压的控制方案，根据功率流的方向，自动选择工作在BUCK状态或是BOOST状态。该控制方案简单易实现，并能直接应用于其它需两端稳压的双向变换器。最后给出了24V／48V双向BUCK／BOOST变换器设计实例。设计结果表明．该变换器不仅体积小，重量轻，而且无论工作在BUCK状态还是工作在BOOST状态，均获得很高的效率。     

带有前级DC/DC变换器与逆变器相互作用分析

研究了DC／DC变换器与逆变器之间的相互作用问题。由于逆变器负栽非线性特性，DC／DC变换器输出电压产生较大纹波，反过来又影响逆变器交流输出的动态性能。给出带逆变器负载时DC／DC变换器电感电流两种工作模式：快速跟踪模式与平均跟踪模式，快速跟踪模式有利于减小DC／DC变换器输出电压纹波，改善逆变器交流输出效果。实验结果验证了理论分析的正确性。     

隔离交错并联双管正激Boost变换器

隔离boost变换器在应用于有隔离要求的单级功率因数校正和双向DC／DC变换器方面得到广泛关注。针对隔离推挽boost变换器和隔离全桥boost变换器各自固有的缺陷，本文提出一种新颖的隔离boost变换器，它具有开关管电压应力低，没有变压器单向磁饱和问题。该变换器可以实现交错并联双管正激电路所有开关管零电压开关，明显提高了功率密度。文中详细地介绍了其原理和工作过程，并进行了仿真研究。作者设计的500W原理样机，验证了该电路拓扑的特性。     

基于逆变器开关状态的无轴承异步电机悬浮系统独立控制

无轴承异步电机悬浮系统的独立控制是实现其高速运转的有效工作方式。无轴承异步电机实现悬浮工作客观要求准确控制转矩绕组气隙磁场信息，因此对转矩绕组气隙磁链的幅值和相位的辨识是实现独立控制的关键。本文提出了基于逆变器开关状态的转矩绕组气隙磁链幅值和相位的辨识方法，并应用这种方法实现了悬浮子系统的独立控制。文中对无轴承电机径向悬浮力控制、基于逆变器开关状态的转矩绕组气隙磁辨识进行了分析，实验结果表明此系统较好地满足了径向悬浮的稳、动态性能要求，验证了分析的正确性，系统在实现悬浮工作的前提下保持了电机旋转控制策略的灵活性。