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燃油电动泵仿真分析平台
浏览次数:678    发布时间:2012-6-28 20:43

1. 项目背景

    燃油电动泵是航空燃油供给系统的重要组成部分,其功用是将燃油从油箱中泵出并通过喷油器供给发动机各个气缸使用。
    航空燃油电动泵是复杂的机电一体化产品,通常对电机转速、响应速度、机械效率、容积效率等要求非常高。因此在设计过程中引入数字化仿真验证平台可以有效的验证设计方案及控制算法,降低试验成本,加快研制进度。

    本项目基于多领域统一建模平台MWorks,建立燃油电动泵仿真计算模型,包括控制系统模型、电机模型和齿轮泵模型,主要用于电机参数优化、齿轮泵参数优化和控制系统调参。
    其中电机部分采用三相永磁同步电机,控制器部分采用空间矢量控制模型,可以通过用户订制的转速曲线控制电机工作,继而驱动齿轮泵输出相应的流量和压力。

2. 解决方案

                   

2.1 电机模型

        

    模型名称:EDP.Machines
    功能描述:通过建立电机系统的Modelica模型,可以模拟起动、调速、稳定运行和减速制动等各种工况,通过观察电流、电压、转速、转矩的特性曲线,对相应的设计参数进行优化调整。

    建模原理:基于电机物理模型和数学公式,通过电机外特性参数进行建模。建模过程中采用层级式建模原理,首先建立电磁学基本元器件模型库(如磁阻、磁源、电磁转换器等),然后建立电机基本部件(如转子磁动势、定子绕组、坐标变换模型等),最后搭建电机整机模型。

2.2 电机控制器模型

        

    模型名称:EDP.Drivers
    功能描述:根据用户定制的转速曲线,采用空间矢量控制算法,通过三相逆变器驱动永磁同步电机正常运行。

    模型结构:电机驱动器由直流电源、三相逆变器、传感器、速度曲线输入模块和空间矢量算法模型组成。

2.3 齿轮泵模型

       根据外啮合圆柱直齿轮泵的结构与原理:

                   

       主动轮齿轮腔带动流体从进油口向出油口运动,在啮合点之前被从动轮轮齿压缩,形成高压,多余流体从出油口流向系统负载。

                   

3. 项目成果

       本项目中永磁同步电机部分要求转速在0.5s内上升到12000转/min,因此要求电机控制器进度很高。针对项目需求开发了5大模型库,共207个功能模型。

4. 应用价值

       (1)分析电机的瞬态性能
       (2)分析电机控制器参数
       (3)分析电机系统之间的匹配参数
       (4)分析输出流量、压力以及容积效力等性能参数
       (5)机电一体化产品中的选型匹配