飞机交流发电机控制器的技术研究

论文摘要

45kVA交流发电机控制器是某直升机交流电源系统的重要组成部分。本文具体设计了该交流发电机控制器的两个主要组成部分:控制电路和电压调节器。设计了基于16位单片机80C196KB的控制电路,给出其性能指标并对软硬件设计进行了详细说明,同时也总结了控制电路所需的各项试验和测试方法。软硬件设计出的电路实现了模块化,有利于系统的扩展。在研究电压调节器电路原理的基础上分析和改进传统的电压检测方式,提出新的检测方式,并将设计出的电压调节器在60kVA交流发电机JF60-B上进行验证性试验,总结了调压器所需的几项基本试验及其测试步骤和方法。从调压系统的各个子环节入手,通过将理论分析、仿真和实验相结合的方法,建立出调压系统电压单环和电压、励磁电流双环在工作点附近的数学模型。综合仿真该系统模型的结果表明调压系统稳定可靠,在双环调节中,励磁电流环对系统的动态性能有较大影响,为45kVA调压系统的建模打下坚实基础。本文的研究为45kVA交流发电机控制器的设计提供了有益参考,有助于进一步提高控制电路的性能和调压器性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 飞机电源系统概述
• 1.2 飞机交流发电机控制器的作用
• 1.3 飞机交流发电机控制器的发展
• 1.4 课题背景及本文研究内容
• 第二章 交流发电机控制器
• 2.1 交流电源系统简介
• 2.1.1 系统的发电机
• 2.1.2 发电机及电流互感器工作原理
• 2.1.3 发电机接触器及发电机励磁继电器
• 2.1.4 交流发电机控制器
• 2.2 控制电路的硬件组成
• 2.2.1 微处理器及其外设电路
• 2.2.2 模拟量采集电路
• 2.2.3 频率检测电路
• 2.2.4 开关量采集电路
• 2.2.5 控制量输出及报警电路
• 2.2.6 通信电路
• 2.3 微机软件实现
• 2.3.1 频率测量及频率故障保护的实现
• 2.3.2 电压及差动故障保护的实现
• 2.4 AC GCU 软件测试、结论及分析
• 2.4.1 频率故障保护实验结果
• 2.4.2 电压故障保护的实验结果
• 2.4.3 差动电流过大故障保护的实验结果
• 2.4.4 通讯功能测试
• 2.4.5 结论及分析
• 2.5 小结
• 第三章 交流发电机系统的电压调节器
• 3.1 发电机及工作特性简介
• 3.2 发电机电压调节器功能及原理
• 3.3 发电机电压调节器的研究与设计
• 3.3.1 电压检测电路
• 3.3.2 双电压基准及软起动
• 3.3.3 PI 调节
• 3.3.4 PWM 产生及功率放大电路
• 3.3.5 调压励磁主电路
• 3.3.6 励磁电流的限制、保护电路
• 3.3.7 自检测电路
• 3.3.8 负载电流限制
• 3.4 小结
• 第四章 电压调节系统的数学模型
• 4.1 电压调节系统结构框图
• 4.2 电压调节系统子环节传递函数
• 4.2.1 调节点电压检测及反馈环节
• 4.2.2 PI 调节环节
• 4.2.3 PWM 产生环节
• 4.2.4 功率放大环节
• 4.2.5 励磁环节
• 4.2.6 励磁电流检测环节
• 4.2.7 发电机环节
• 4.3 电压调节系统数学模型及仿真分析
• 4.4 小结
• 第五章 发电机调压器实验与分析
• 5.1 静态开环试验
• 5.2 闭环调压实验结果及分析
• 5.2.1 稳态调压实验
• 5.2.2 加卸载动态过程测试
• 5.2.3 实验结论与分析
• 5.3 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 进一步工作设想
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文