混合励磁双凸极电机调压系统研究

论文摘要

并列结构混合励磁双凸极电机是一种新型电机,它既综合了永磁双凸极电机和电励磁双凸极电机的优点,又克服了各自的缺点,从而最大限度地发挥两者的优势,成为双凸极电机领域一个新的研究热点。首先,本文对并列式混合励磁双凸极电机的基本结构和工作原理进行了分析,利用Ansoft Maxwell 3D仿真软件对电机的静态磁场进行了三维有限元仿真,分析了电机的磁路和励磁电流对气隙磁密的影响,搭建外电路对混合励磁双凸极发电机的空载运行进行仿真,比较了不同励磁电流和转速下的输出电压。其次,根据混合励磁双凸极电机励磁电流双向可调的特点,设计了模拟双向调压器的硬件电路,通过阶跃响应实验得到电机模型,在Matlab Simulink中对模拟调压系统建模仿真,利用仿真得到的参数在混合励磁双凸极电机发电平台上进行了SRG,DSG1,DSG2三种发电方式下稳态和动态调压实验,对实验结果进行了分析。最后,设计了以TI公司高性能浮点数字信号处理器TMS320VC33为核心的数字双向调压器,包括硬件电路的设计和软件程序的实现。在Matlab Simulink中对数字调压系统建模仿真,进行了数字调压试验,分析了PI参数的变化对动态实验结果的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 双凸极电机的发展及研究现状
• 1.2 混合励磁电机研究现状
• 1.3 飞机电压调节技术的发展
• 1.4 课题研究的背景及意义
• 1.5 本文研究的主要内容
• 第二章 混合励磁双凸极电机结构和仿真分析
• 2.1 引言
• 2.2 混合励磁双凸极电机的结构
• 2.3 混合励磁双凸极电机的几种发电方式
• 2.4 混合励磁双凸极电机三维有限元模型
• 2.5 混合励磁双凸极电机三维静态场仿真
• 2.5.1 电机的网格剖分
• 2.5.2 电机磁路分析
• 2.5.3 电机磁密分析
• 2.5.4 永磁和电励磁的相互影响
• 2.6 混合励磁双凸极电机的发电工作模式仿真分析
• 2.6.1 发电输出外接电路图
• 2.6.2 励磁电流改变时输出电压仿真对比
• 2.6.3 不同转速时输出电压仿真对比
• 2.7 本章小结
• 第三章 混合励磁双凸极电机模拟调压系统的设计
• 3.1 引言
• 3.2 混合励磁双凸极调压系统的结构
• 3.3 模拟双向调压器的电路设计
• 3.3.1 输出电压检测电路
• 3.3.2 励磁电流检测电路
• 3.3.3 励磁电流保护电路
• 3.3.4 PWM 信号产生电路
• 3.3.5 驱动电路
• 3.3.6 主功率电路
• 3.3.7 基于TOPSWITCH 的辅助电源设计
• 3.4 模拟双向调压系统MATLAB 仿真
• 3.4.1 电压调节系统的结构框图
• 3.4.2 模拟PI 环节分析
• 3.4.3 混合励磁双凸极电机近似传递函数的获取
• 3.4.4 模拟调压系统仿真分析
• 3.5 模拟调压实验结果与分析
• 3.5.1 DSG2 发电方式
• 3.5.2 SRG 发电方式
• 3.5.3 DSG1 发电方式
• 3.5.4 实验数据分析
• 3.6 本章小节
• 第四章 基于DSP 的数字调压系统的设计
• 4.1 引言
• 4.2 控制系统的硬件设计
• 4.2.1 励磁控制器的总体框图
• 4.2.2 TMS320VC33 简介
• 4.2.3 电源管理电路
• 4.2.4 FLASH 存储器扩展
• 4.2.5 SRAM 存储器扩展
• 4.2.6 AD 采样电路
• 4.2.7 DA 输出电路
• 4.2.8 DSP 手动复位电路
• 4.2.9 TMS320VC33 的外部扩展空间分配
• 4.2.10 CPLD 电路设计
• 4.2.11 控制部分硬件与模拟调压器的区别
• 4.3 数字双向调压器的MATLAB 仿真
• 4.3.1 PI 控制积分饱和
• 4.3.2 数字调压系统的模型
• 4.3.3 仿真结果及分析
• 4.4 控制系统软件的设计
• 4.4.1 主循环部分
• 4.4.2 定时器中断2
• 4.4.3 定时器中断1
• 4.4.4 PWM 死区时间的设置
• 4.4.5 中断的编程设置
• 4.4.6 系统的软件流程图
• 4.4.7 程序的烧写和引导
• 4.5 数字调压实验结果与分析
• 4.5.1 稳态调压实验结果
• 4.5.2 动态调压实验结果
• 4.5.3 PI 参数对动态结果的影响
• 4.5.4 数字与模拟控制的比较分析
• 4.6 本章小节
• 第五章 总结与展望
• 5.1 工作总结
• 5.2 后续研究工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间研究成果及发表的学术论文
• 附录