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《南京航空航天大学》 2008年
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飞机无刷直流起动/发电系统的研究

戴卫力  
【摘要】: 本文对国内外航空起动/发电系统的历史、技术发展和研究现状进行了概括总结。在此基础上,选择12/8极电励磁双凸极电机作为起动/发电机,对航空起动/发电系统的起动控制和发电运行进行了研究,成功研制了18kW无刷直流起动/发电系统。同时,本文还对并列结构混合励磁双凸极发电机也进行了研究。 文章研究了电励磁双凸极发电机的三种发电方式,建立了电励磁双凸极发电机的数学模型。利用实验和有限元仿真计算相结合的方法研究了发电机在不同发电方式下的基本特性。对不同发电方式下的电枢反应,换相重叠和外特性也进行了研究,给出了换相电感的组成和计算方法,推导了换相时间和换相重叠角的解析公式。随后,针对高、低压直流双输出发电系统进行了双输出发电调压的设计和研究,成功研制了18kW高、低压直流双输出发电系统。 为了在保留电励磁双凸极发电机磁场调节方便的同时提高发电机的效率,文章又对并列结构的混合励磁双凸极发电机进行了研究。文中建立了相应的数学模型,运用实验和有限元仿真相结合的方式研究了混合励磁发电机的空载特性、外特性、调节特性和短路特性。分析了不同发电方式下发电机电枢反应与换相重叠的影响,揭示了并列结构混合励磁发电机具有三种工作模态,并求解了不同发电方式下三种工作模态的边界条件。给出了基于励磁电流双向对称的混合励磁发电机的设计原则,使电机励磁绕组用料最省,励磁时间常数和励磁功率最小。成功研制了一种能实现励磁电流双向控制的电压调节器,动态性能优越,响应快。 文中还在分析涡轮喷气发动机起动要求的基础上,着重解决了电励磁双凸极电机起动发动机时的若干重要问题:通过采用双定子结构的双凸极电机,显著减小了电机电动时的转矩脉动和发电时的输出电压纹波;从理论和实验上解释了提前角度控制能提高电机输出转矩的内在机理,在此基础上提出了软件换相控制加硬件角度细分的提前角度控制实现方法,通过标准角度和提前角控制策略下机械特性的优化合成,确定了转速与提前角度值的关系表,建立了基于转速与时间的双重起动控制策略,保证了电机在低速和中、高速时的输出转矩和功率,很好地完成了发动机的冷开车和热开车试验。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:V242.2

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
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2 杨志浩;陈志辉;王波;施戍荣;;双凸极电机并联补偿电容全桥整流特性的研究[J];微电机;2013年12期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 曹鑫;12/8极无轴承开关磁阻电机的研究[D];南京航空航天大学;2010年
2 昝小舒;开关磁阻起动/发电系统控制策略及实验研究[D];中国矿业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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8 杭静宇;电励磁双凸极电机的发电和电动特性研究[D];南京航空航天大学;2012年
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10 陆凯成;72V电励磁双凸极起动系统的研究[D];南京航空航天大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 吴旭升,马伟明,顾伟峰,孙俊忠,杨青;交直流混合供电的三/十二相电机定子漏电抗计算[J];电工技术学报;2004年03期
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 胡勤丰;永磁式双凸极电机稳态特性研究[D];南京航空航天大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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8 刘陵顺;卢建华;胡育文;;低压直流用定子双绕组感应发电系统的仿真研究[J];船电技术;2010年11期
9 闻琦;王志飞;史振宇;;考虑定子电阻时同步发电机的超瞬态电抗测定[J];船电技术;2012年05期
10 秦海鸿;赵朝会;王慧贞;严仰光;;双凸极电机非理想的霍尔位置信号对电机运行的影响[J];电工电能新技术;2006年04期
中国重要会议论文全文数据库 前6条
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4 张圣元;黄保钦;;电气综合控制系统在歼击机中的发展趋势[A];航空装备保障技术及发展——航空装备保障技术专题研讨会论文集[C];2006年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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2 王道涵;新型磁通切换型磁阻电机系统的分析、设计与控制研究[D];山东大学;2010年
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5 葛俊旭;兆瓦级垂直轴风力发电机组的关键技术研究[D];浙江大学;2010年
6 温和;新型窗函数与改进FFT谐波分析方法及应用研究[D];湖南大学;2009年
7 储剑波;驱动空调压缩机的永磁同步电动机的控制技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
8 杨艳;无轴承开关磁阻电机振动分析与抑制的基础研究[D];南京航空航天大学;2010年
9 刘泽远;无轴承开关磁阻电机的电磁基础研究[D];南京航空航天大学;2010年
10 曹鑫;12/8极无轴承开关磁阻电机的研究[D];南京航空航天大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 秦臻;7.5KW开关磁阻电动机调速系统设计[D];山东科技大学;2010年
2 王增国;基于DSP的开关磁阻电机风力发电系统研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
3 张宝发;无刷双馈风力发电机控制系统仿真研究[D];天津理工大学;2010年
4 刘硕;感应电机无速度传感器矢量控制系统的研究[D];北方工业大学;2011年
5 贺小维;开关磁阻电机电磁场分析与系统仿真[D];沈阳工业大学;2011年
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7 李红瑞;起动机研发中面向总成本设计的应用[D];武汉理工大学;2011年
8 陈灵;基于开通、关断角度优化的开关磁阻电机控制策略的研究[D];中南大学;2010年
9 史钟林;低转矩脉动开关磁阻电机控制策略研究及控制器设计[D];中南大学;2011年
10 杨炜栋;电动汽车用开关磁阻电机的控制器研究[D];华南理工大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王秋蓉;葛宝明;;无轴承开关磁阻电机的转矩与径向力特性分析[J];北京交通大学学报;2007年02期
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6 张宏杰,唐任远,励庆孚;混合励磁永磁同步发电机的原理与设计[J];电工电能新技术;2002年01期
7 秦海鸿;赵朝会;王慧贞;严仰光;;双凸极电机非理想的霍尔位置信号对电机运行的影响[J];电工电能新技术;2006年04期
8 郭鸿浩;秦海鸿;戴卫力;李金飞;王慧贞;;双凸极无刷直流发电机的换相研究[J];电工电能新技术;2007年03期
9 程明,周鹗,蒋全;双凸极变速永磁电机的静态特性[J];电工技术学报;1999年05期
10 邓智泉,严仰光;无轴承交流电动机的基本理论和研究现状[J];电工技术学报;2000年02期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 孙亚萍;陈志辉;严仰光;;转子极弧对永磁双凸极电机静态特性的影响[A];江苏省电工技术学会成立十周年庆典暨2004年学术年会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 申彩英;串联混合动力汽车能量优化管理策略研究[D];天津大学;2010年
2 张宏荃;无轴承异步电机非线性解耦控制的研究[D];南京航空航天大学;2005年
3 王晓琳;无轴承异步电机基本控制策略研究与实现[D];南京航空航天大学;2005年
4 林成武;变速恒频双馈风力发电机励磁控制技术研究[D];沈阳工业大学;2005年
5 张征平;异步电动机早期故障检测的小波分析方法研究[D];华南理工大学;2002年
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10 鲍晓华;汽车用爪极发电机建模及优化技术研究[D];合肥工业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈明;18kW电励磁双凸极电机起动/发电一体化系统的研究[D];南京航空航天大学;2010年
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3 王娇艳;电励磁五相双凸极发电机基本性能和容错特性的研究[D];南京航空航天大学;2010年
4 杨钢;无轴承开关磁阻电机实验平台的开发与研制[D];南京航空航天大学;2003年
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7 陈暾;小波变换在电机性能测试中的应用研究[D];浙江大学;2003年
8 王祝炯;滑模变结构控制系统设计方法研究[D];浙江工业大学;2003年
9 蒲斌;混合动力汽车参数设计及电机控制系统仿真[D];重庆大学;2003年
10 彭敏志;异步电机起动发电系统的起动技术研究[D];南京航空航天大学;2004年
【二级引证文献】
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1 席文杰;陈志辉;严仰光;;12/8极电励磁双凸极电机提前角控制方式的改进[J];防爆电机;2011年06期
2 邓旭;邓智泉;曹鑫;赵丽丹;钱婷;;无轴承开关磁阻电机缺相运行的控制方法[J];电工技术学报;2013年03期
3 赵丽丹;邓智泉;曹鑫;冯绍兵;;12/8极单绕组无轴承开关磁阻电机绕组开路故障有限元分析[J];电工技术学报;2013年07期
4 项倩雯;孙玉坤;嵇小辅;张新华;;单绕组磁悬浮开关磁阻电机无径向位移传感器控制[J];电工技术学报;2013年08期
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6 孙振华;;民用飞机辅助动力装置起动电气系统研究[J];民用飞机设计与研究;2013年02期
7 范逸斐;朱学忠;;开关磁阻电机恒加速度起动方案研究[J];机电工程;2014年02期
8 陈晨;王慧贞;张海波;赵耀;;航空电励磁双凸极电动机角度优化控制策略[J];南京航空航天大学学报;2014年01期
9 邹治锐;陈世元;;基于Maxwell 14的外转子电励磁双凸极电机研究[J];微电机;2012年10期
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李国生;电励磁双凸极起动/发电机起动控制技术研究[D];南京航空航天大学;2011年
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3 杭静宇;电励磁双凸极电机的发电和电动特性研究[D];南京航空航天大学;2012年
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8 欧景;双定子锥形永磁同步电机的弱磁研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
9 段晴晴;基于电励磁双凸极发电机三相全控整流拓扑的基本特性研究[D];南京航空航天大学;2013年
10 李群;单绕组无轴承开关磁阻电动机控制策略的研究[D];南京航空航天大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 程明,周鹗,蒋全;双凸极变速永磁电机的静态特性[J];电工技术学报;1999年05期
3 王善铭,王祥珩,李义翔,苏鹏声,马伟明,张盖凡;交直流混合供电发电机定子绕组端部漏电感的计算[J];电工技术学报;2001年02期
4 吴旭升,马伟明,张盖凡;交直流混合供电的多相电机稳态电抗的测定[J];电工技术学报;2001年03期
5 李声晋,励庆孚,卢刚;开关磁阻发电系统数学建模[J];电工技术学报;2001年04期
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7 黄文新,胡育文;笼型异步发电机的直接转矩控制策略的研究[J];电工技术学报;2002年05期
8 王莉,宋晓峰,孟小利,严仰光;用支持矢量机建立电励磁双凸极发电机的非线性模型[J];电工技术学报;2004年09期
9 刘陵顺,胡育文,黄文新;电力电子变换器控制的异步电机发电技术[J];电工技术学报;2005年05期
10 胡勤丰,严仰光;永磁式双凸极电机角度提前控制方式[J];电工技术学报;2005年09期
【相似文献】
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1 王兴华,励庆孚,王曙鸿,李群峰;永磁无刷直流电机换相转矩波动的分析研究[J];西安交通大学学报;2003年06期
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4 胡育文,严仰光;交交型自控同步电机的特性分析[J];江苏电机工程;1987年02期
5 高颂,王良,郝荣泰;电压型逆变器新型触发方式的研究[J];北方交通大学学报;1994年02期
6 李铁玲;在电场干扰下换相测量介质损耗角正切值[J];河北工程技术高等专科学校学报;1991年02期
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8 张俊才;电力变换装置无功功率的分析计算[J];福建电力与电工;1995年03期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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5 钱铁文;;国内蓄电池叉车晶闸管调速装置性能评价与分析[A];中国机械工程学会物料搬运专业学会第三届年会论文集[C];1988年
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8 杨建忠;霍丽华;;基于目标状态方程的SRM非线性预测控制[A];2009中国控制与决策会议论文集(3)[C];2009年
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中国重要报纸全文数据库 前10条
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3 杜一菲;日本:换相能解决问题?[N];人民日报海外版;2011年
4 记者 阎月凡;日本十年九换相[N];新华每日电讯;2001年
5 陈枫;“变脸换相”让作风养成升华[N];人民公安报;2004年
6 北京协和医院整形外科 王友彬乔群;象面人换相 不能操之过急[N];健康报;2007年
7 驻东京记者 刘洪亮;日本会否再“换相”今见分晓[N];文汇报;2010年
8 本报记者 王丕屹;菅直人还能坚持多久?[N];人民日报海外版;2011年
9 记者 孙振华 实习生 李思之 通讯员 杨艳红;混合动力客车在湘问世[N];湖南日报;2004年
10 辛 兴;为什么一家是“召回”一家为“回店”[N];中国质量报;2004年
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5 尚军平;相控阵天线快速测量与校准技术研究[D];西安电子科技大学;2010年
6 吴元元;高速永磁无刷直流电机电磁场理论以及无位置传感器技术的研究[D];南京航空航天大学;2012年
7 陶大军;发电电动机静止变频器起动强迫换流阶段若干问题研究[D];哈尔滨理工大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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5 谢亮;无换向器电动机调速系统的研究设计[D];河海大学;2001年
6 王超;永磁无刷直流电机转矩脉动抑制的仿真研究[D];西北工业大学;2007年
7 田晰;永磁直流无刷电机的控制器的研究设计[D];武汉科技大学;2010年
8 丛进;光伏水泵控制系统及最大功率跟踪研究[D];扬州大学;2010年
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10 高肇明;电动车用永磁直流无刷电机控制器研究[D];哈尔滨理工大学;2013年
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