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双凸极起动/发电机系统一体化设计与实现

作　者: 任海英
导　师: 周波
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 电励磁双凸极起动/发电机一体化设计全数字控制起动/发电切换位置信号误差角
分类号: V242
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

起动/发电机技术是当今航空电气技术发展的重要方向。电励磁双凸极电机是一种新型的无刷直流电机,它具有结构简单、高可靠性、较高的能量密度和高速运行能力等优点,基于DSP的电励磁双凸极起动/发电机系统具有良好的应用前景。本文首先阐述了电励磁双凸极电机的结构与起动/发电一体化工作原理,介绍了起动/发电机的起动控制模式和发电机理,对起动/发电机起动状态和发电状态的反电势进行了分析。并且根据起动/发电机系统的总体结构,分析了起动状态、切换状态和发电状态的功能要求。在满足功能要求的基础上,进一步分析了起动/发电机系统的技术指标。为了减少系统的体积、重量及简化控制电路,本文对系统的主功率变换器、励磁功率电路和硬、软件控制电路进行了一体化设计。并以DSP芯片为基础,介绍了起动、起动/发电切换与发电工作的全数字控制方法。采用MATLAB仿真软件建立了电励磁双凸极起动/发电机系统的仿真模型,并进行了仿真研究。为了改善双凸极电机起动运行性能,本文分析了电机位置信号误差产生的原因,并阐述了位置信号误差的原理以及对转矩脉动的影响。利用数字控制技术对位置信号误差角进行了实验检测及校正。本文最后介绍了基于DSP的双凸极电机起动/发电机系统的硬、软件实现。通过实验,验证了起动/发电一体化设计方案的可行性,表明电励磁双凸极起动/发电机系统能可靠起动、起动/发电切换控制简单、发电电压稳定且可实现故障发电。

全文目录

绪论  15-19
  0.1 航空起动/发电机系统国内外研究概况  15-16
  0.2 课题研究背景及意义  16-17
  0.3 课题研究目的和内容  17-19
    0.3.1 研究目的  17
    0.3.2 研究内容  17-19
第一章双凸极起动/发电机结构与工作原理  19-27
  1.1 双凸极电机的结构  19
  1.2 双凸极电机的静态特性和数学模型  19-22
    1.2.1 双凸极电机的静态特性  20-21
    1.2.2 双凸极电机的数学模型  21-22
  1.3 双凸极电机起动/发电一体化工作原理  22-25
    1.3.1 起动/发电机起动控制模式  23
    1.3.2 起动/发电机发电机理  23-24
    1.3.3 起动/发电机系统反电势分析  24-25
  1.4 双凸极起动/发电机与开关磁阻起动/发电机的比较  25-27
第二章双凸极起动/发电机系统的总体要求  27-33
  2.1 起动/发电机系统的总体结构  27
  2.2 起动/发电机系统的功能要求  27-29
    2.2.1 起动系统的功能要求  27-28
    2.2.2 继电器切换的功能要求  28-29
    2.2.3 发电系统的功能要求  29
  2.3 起动/发电机系统的主要技术指标  29-33
    2.3.1 起动/发电机系统运行过程  30
    2.3.2 主要技术指标  30-31
    2.3.3 技术指标的分析  31-33
第三章双凸极起动/发电机系统控制方案与 MATLAB 仿真  33-47
  3.1 双凸极起动/发电机控制系统的特点  33
  3.2 起动/发电机系统功率变换器一体化设计  33-35
    3.2.1 功率变换器  34-35
    3.2.2 功率变换器一体化设计  35
  3.3 双凸极起动/发电机控制方法  35-39
    3.3.1 起动控制方法  36-37
    3.3.2 发电控制方法  37-38
    3.3.3 全数字控制方法  38-39
  3.4 双凸极起动/发电机的切换控制  39-40
    3.4.1 切换方式  39-40
    3.4.2 继电器切换的作用  40
  3.5 双凸极起动/发电机系统的 MATLAB 仿真  40-47
    3.5.1 SIMULINK/PSB 简介  40-41
    3.5.2 电励磁双凸极起动/发电机系统的MATLAB 建模  41-45
    3.5.3 起动/发电机系统的MATLAB 仿真分析  45-47
第四章双凸极电机的位置信号误差分析  47-60
  4.1 位置传感器的选择与安装  47-49
    4.1.1 位置传感器的选择  47-48
    4.1.2 位置传感器的安装  48-49
  4.2 位置信号处理  49-50
  4.3 位置信号误差分析  50-55
    4.3.1 位置信号误差的分类情况  50-51
    4.3.2 B 相超前误差分析  51-54
    4.3.3 位置信号误差对转矩脉动的影响  54-55
  4.4 位置信号误差仿真结果  55-56
  4.5 位置信号误差角实验检测与校正  56-60
    4.5.1 位置信号误差角的检测方法  57-58
    4.5.2 位置信号误差角的实验检测  58-60
第五章基于 DSP 的双凸极起动/发电机控制系统的设计与实现  60-83
  5.1 双凸极起动/发电机控制系统结构  60-61
  5.2 功率变换器与驱动电路设计  61-64
    5.2.1 IPM 三相全桥变换器  61-62
    5.2.2 励磁功率电路  62-63
    5.2.3 驱动电路设计  63-64
  5.3 DSP 芯片外围硬件电路设计  64-68
    5.3.1 TMS320LF2407A 的电源管理  65-66
    5.3.2 TMS320LF2407A 的输入/输出口设计  66-67
    5.3.3 TMS320LF2407A 的外部存储器设计  67-68
  5.4 信号检测及处理电路  68-74
    5.4.1 位置信号检测及处理  68-69
    5.4.2 电压、电流信号检测及处理  69-74
  5.5 起动/发电切换电路设计  74-75
  5.6 系统软件设计与实现  75-83
    5.6.1 转速、电流双闭环起动控制的软件实现  75-79
    5.6.2 起动/发电切换的软件实现  79-80
    5.6.3 发电功能的软件实现  80-83
第六章双凸极起动/发电机系统的试验  83-90
  6.1 试验系统构成  83-84
  6.2 系统参数及试验条件  84-85
  6.3 起动试验  85-87
    6.3.1 相电流与上、下管PWM 信号  85-86
    6.3.2 转子位置角与转速曲线  86-87
  6.4 起动/发电切换试验  87-88
  6.5 发电试验  88-89
  6.6 本章小结  89-90
总结  90-91
参考文献  91-94
致谢  94-95
在学期间研究成果  95
在学期间所获荣誉  95

双凸极起动/发电机系统一体化设计与实现

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