混合动力汽车ISG用混合永磁同步电机转子研究

设计了一款混合动力汽车集成式起动发电机(ISG),用钕铁硼和铁氧体混合永磁的永磁同步电机(PMSM)。分析了两种永磁体的结构参数对电机磁路的影响规律,推导了钕铁硼和铁氧体并联磁路的约束条件;以铁氧体的不可逆退磁量和电机的基本性能为优化目标,通过场-路结合的方法,确定了钕铁硼和铁氧体的结构参数;并与传统的钕铁硼PMSM在电机性能和永磁体成本等方面进行了比较分析。研究结果表明,所提出的ISG混合永磁电机能有效地减少永磁体材料成本和铁氧体退磁风险,电机性能达到了设计要求。     

异步电机起动/发电系统起动向发电的转换研究

用异步电机与电力电子变换器结合构成的起动/发电系统作航空电源是一个很有意义的课题。对异步电机起动/发电系统中起动向发电的转换进行了研究,提出充分利用系统中变换器可快速控制定子磁链转速的特点,改变电磁转矩的方向,实现起动到发电的转换。详细介绍了转换过程控制方案,该方案可实现起动到发电的平滑转换,且在进入发电状态后直流母线电压由起动电源电压自动增长到所需的发电电压,最终稳定发电。最后给出了仿真与实验结果。     

空气涡轮起动机性能数值仿真和试验研究

为提高某型空气涡轮起动机的性能,采用数值仿真和试验相结合的方法,开展了某型空气涡轮起动机气动性能和流场仿真的研究,并完成了优化设计。数值仿真结果表明,进气弯管内侧存在明显的流动分离,导致下游流场均匀性恶化,导向器叶片和转子叶片表面均存在一定的附面层分离,排气框架未充分考虑流动的顺畅性,最终造成空气涡轮起动机性能偏低。数值仿真和试验结果的对比表明,数值仿真获得的空气流量比试验低1.90%左右,涡轮功率高1.04%左右。数值仿真和试验符合较好,采用这种数值仿真方法研究空气涡轮起动机具有较高的准确性,对导向器叶片进行了优化设计,显著提升了空气涡轮的性能,优化后功率比原型增加了14.2%。     

某型燃气涡轮起动机涡轮级与喷管一体化三维流场数值计算

通过三维N-S方程,对某型燃气涡轮起动机涡轮级和喷管内部的三维流场进行了数值模拟计算,分析了通道内的涡系产生和流动分离,揭示了该涡轮级和喷管内部流场的物理特征,为该起动机的改进设计提供了理论依据,并为整机的数值模拟奠定了基础。     

基于涡扇发动机的多电技术研究初步设想

介绍了涡扇多电发动机研究的特征和关键技术,在分析了国内外多电技术研究的基础上,提出了涡扇多电发动机总体方案初步设想和分布式控制系统关键技术研究、验证的发展思路。     

空气涡轮起动机优化设计和匹配特性

为改善某型空气涡轮起动机的性能,并使其与辅助动力装置的引气特性匹配,采用数值仿真和试验相结合的方法,开展了某型空气涡轮起动机气动性能和流场细节的研究,并完成了导向器和涡轮级叶型优化设计,改型后涡轮流量增大了23.2%,效率提升了3.4%,功率增加了18.0%。数值仿真和试验结果的对比表明,流量整体差别较小,波动范围在±3%以内,均值为0.17%;功率差别最大为2.38%,最小为0.1%,符合性较好。数值仿真结果表明,空气涡轮起动机改型后与辅助动力装置的引气特性线存在共同工作点,实现了两者的匹配工作,改善了辅助动力装置的工作状况。     

起动/发电机的电压跌落补偿技术

随着飞行器和航天器上电能需求的增大,在航空航天电源系统中,一体化起动/发电机(ISG)得到了广泛应用。出于可靠性要求,通常采用不控整流来支撑直流母线。而由于电机电枢阻抗的存在,在负载变动时其供电电压会发生跌落。针对该跌落现象,提出了两种电压补偿方案,分别利用电压源型逆变器和移相全桥DC/DC变换器,分别从交流侧和直流侧对供电电压进行补偿。分析了补偿机理并设计了控制系统,分别对其搭建了实验平台。实验结果验证了两种补偿方法的有效性和供电的可靠性,并对两种方法的特点进行了比较。     

燃油泵调节器供油特性改进方法

燃油泵调节器供油特性的优劣,直接关系到航空发动机能否可靠工作和充分发挥性能。某燃气涡轮起动机燃油泵调节器,为满足用户使用要求,需改变其起动加速供油特性。主要通过增加数控模块,利用其控制器和传感器来实现信号的反馈与匹配,再通过放油实现脉宽调制电磁阀对流量的修正,从而实现对燃油泵调节器起动加速供油特性的修正。最后通过试验验证了改进方法的可行性。     

起动发电机在中国大型客机上的应用

变频交流（AC）发电机在三级式恒频交流同步发电机的基础上发展而来，其宽的变速工作范围给发电机系统带来了新的特点，而变频交流起动发电机又是在变频交流发电机基础上进一步发展的，其运行条件及工作特性更为复杂。首先介绍变频交流发电机的结构特点，并给出其设计关键点以及变频工作对发电系统的影响；进一步针对变频交流起动发电机新增的起动功能，重点分析起动工作时励磁机的两种工作方式，并给出建议的工作方式。通过分析现有变频交流起动发电机及其起动发电系统，指出进一步提高其功率密度和效率是完全可能且必要的，从而为其在中国未来大型客机上的应用和发展提供参考与建议。     

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。