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涡轮发电系统仿真分析
浏览次数:437    发布时间:2012-6-28 20:34

1. 项目背景

       冲压空气涡轮是飞机自主发电系统的重要部件,涡轮的性能直接关系到自主发电系统的输出,因此有必要对涡轮发电系统的性能进行优化,以减少涡轮的流动损失,提高系统的输出功率和效率。

2. 解决方案

       涡轮发电系统模型组成结构如图所示。

                     

       其中涡轮模型是简化模型,涡轮控制器是简化控制算法;直流端负载采用的是纯电阻负载;整流器模型是按PWM整流器拓扑电路结构搭建而成,功率开关管采用理想开关模型;升压整流控制器按任务书中给出的控制框图搭建而成;永磁同步发电机按其工作原理搭建而成。

                     

    从功率变化曲线中可以看出:
    (1)负载功率突然增加时,蓄电池接入直流端电路开始工作,同时涡轮开始加速。随着涡轮加速,涡轮输出功率增加,蓄电池输出功率则随着涡轮输出功率的增加而减小;
    (2)系统稳定时,蓄电池输出功率为零,负载功率全部由涡轮提供;
    (3)负载功率突然减小时,刹车电阻接入直流端电路开始工作,同时涡轮开始减速。涡轮减速过程中产生的多余能量由刹车电阻消耗,随着涡轮输出功率的减小,刹车电阻消耗是功率逐渐减小。

3. 项目成果

       (1)建立永磁同步发电机仿真模型
       (2)建立涡轮控制器仿真模型
       (3)建立升压整流控制器仿真模型
       (4)建立蓄电池仿真模型
       (5)建立刹车电阻仿真模型
       (6)建立涡轮发电系统整体工况仿真模型

4. 应用价值

       涡轮发电系统仿真模型库的建立,可以通过仿真模型有效的验证涡轮发电系统控制算法的准确性和可靠性,降低试验成本,提高研发人员的工作效率,加快电机系统方案设计和验证阶段的研制进度,保证研发质量。构建该仿真平台对涡轮发电系统的设计具有十分重要的意义。

       (1)通过仿真,分析发电机动态特性
       (2)通过仿真,分析升压整流控制器性能
       (3)调试升压整流控制器PI参数
       (4)验证涡轮控制器算法
       (5)仿真分析蓄电池及刹车电阻动态性能