双通道开关磁阻起动/发电系统研究与实践

论文摘要

随着多电飞机和全电飞机技术的不断发展以及高压直流供电体系的确立,开关磁阻电机作为航空起动/发电系统的优选方案之一越来越受到人们的重视。由于开关磁阻电机系统中控制器和功率变换器是可靠性相对薄弱的环节,因此将电机内的绕组分成两个部分,分别配以可独立运行的控制器及功率变换器构成双通道开关磁阻起动/发电系统。由于双通道开关磁阻起动/发电系统中两个通道对应的绕组绕制在同一套定子铁芯上,两个通道之间存在较强的电磁耦合。本文以12/8结构双通道开关磁阻起动/发电系统的发电工作模式为主要研究对象,分析两个通道间的相互影响趋势和程度并设计提高双通道开关磁阻发电系统性能的措施。首先,分析了12/8结构开关磁阻电机各定子极自感及极间互感的变化规律,按两极工作状态同步与不同步两种情况分析互感对两个极绕组电流的影响趋势。其次,分析了12/8结构双通道开关磁阻发电系统在不同的发电控制方案下,两个通道间的相互影响趋势,通过电磁仿真软件计算比较几种控制方式下两个通道间影响的程度。针对双通道开关磁阻发电机的特点,分析和设计提高其性能的方法。为了消除两个通道间互感对系统性能的影响,提出并分析了改变电机绕组极性实现电机两个通道完全解耦的方法。针对双通道开关磁阻发电系统单通道工作时输出能力较小的问题,提出并分析了通过改变通道对应绕组的空间排列顺序来提高单通道输出能力的方法。最后,介绍了基于DSP评估板的开关磁阻起动/发电系统的硬件电路设计及软件实现,并在小功率样机上进行了试验验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 开关磁阻起动/发电系统及国内外研究状况
• 1.2 本文主要研究内容
• 第二章 开关磁阻发电系统基本工作原理
• 2.1 开关磁阻电机系统组成
• 2.2 开关磁阻发电系统基本工作原理及控制方案
• 2.2.1 开关磁阻发电机工作原理
• 2.2.2 开关磁阻发电系统的控制方案
• 2.3 双通道开关磁阻发电系统
• 2.4 小结
• 第三章 12/8 结构开关磁阻电机电感及相互作用的分析与仿真
• 3.1 12/8 开关磁阻电机自感分析与仿真
• 3.1.1 自感分析
• 3.1.2 自感的仿真与分析
• 3.2 12/8 开关磁阻电机互感分析与仿真
• 3.2.1 互感分析
• 3.2.2 互感的仿真与分析
• 3.3 同一相各定子极间的耦合分析与仿真
• 3.3.1 工作状态同步时
• 3.3.2 分别为励磁阶段和续流阶段时
• 3.4 相邻定子极间的耦合分析
• 3.5 小结
• 第四章 双通道开关磁阻发电系统通道间耦合研究
• 4.1 开关磁阻发电系统双通道工作同步时的相互影响
• 4.1.1 有相同负载时的双通道工作情况分析
• 4.1.2 其中一个通道空载时的工作情况分析
• 4.1.3 两个通道在不同励磁电压时的仿真分析
• 4.2 开关磁阻发电机双通道工作不同步时的相互影响
• 4.2.1 双通道不同开通角相同关断角时的工作情况分析
• 4.2.2 双通道相同开通角不同关断角时的工作情况分析
• 4.3 三种调节方式下通道间相互影响比较
• 4.4 双通道工作的改善措施研究
• 4.4.1 12/8 结构开关磁阻发电机相绕组极性连接方式研究
• 4.4.2 12/8 结构开关磁阻发电机通道空间排列方式研究
• 4.5 小结
• 第五章 开关磁阻双通道起动/发电系统控制器的工程实践
• 5.1 数字控制器与变换器硬件设计
• 5.1.1 数字控制器硬件组成
• 5.1.2 主要参数检测
• 5.2 开关磁阻双通道发电机数字控制器软件设计
• 5.2.1 DSP 程序设计
• 5.2.2 CPLD 程序设计
• 5.3 试验研究
• 5.4 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 进一步研究工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文