超高速渦輪發(fā)電機(jī)用15kW變換器研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著分布式供電和多電技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)已經(jīng)慢慢取代傳統(tǒng)飛行器中的液壓、氣壓等機(jī)械系統(tǒng)，使得二次側(cè)功率系統(tǒng)均以電的形式進(jìn)行分配，多電、全電飛行器已經(jīng)成為當(dāng)代新的發(fā)展方向。以超高速渦輪發(fā)電機(jī)為主體的電源系統(tǒng)將成為新一代多電飛行器電源系統(tǒng)的重要研究方向，其原理是利用燃?xì)馕惭婧惋w行器飛行過(guò)程中的高速氣流帶動(dòng)渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行發(fā)電。然而由于發(fā)電機(jī)氣源壓力與勵(lì)磁均不可調(diào)，其輸出外特性極軟。又因?yàn)榘l(fā)電功率的不確定性以及負(fù)載的隨機(jī)性，造成發(fā)電與用

2、電間的能量不匹配。因此，本文研究用于超高速渦輪發(fā)電機(jī)的變換器系統(tǒng)，以發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行和負(fù)載持續(xù)供電為目標(biāo)研究這一發(fā)電系統(tǒng)的能量匹配問(wèn)題。
　　本文首先分析了超高速渦輪發(fā)電機(jī)供電系統(tǒng)的特性，對(duì)超高速渦輪發(fā)電機(jī)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的輸出特性進(jìn)行理論分析與實(shí)驗(yàn)，研究了發(fā)電機(jī)與負(fù)載之間的能量匹配情況。根據(jù)以上研究結(jié)果總結(jié)了本文設(shè)計(jì)的變換器系統(tǒng)的功能需求，即變換器實(shí)現(xiàn)恒壓輸出和在負(fù)載較輕時(shí)，通過(guò)能量匹配環(huán)節(jié)限制發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，保護(hù)供電系統(tǒng)安全。然后對(duì)其拓?fù)浣Y(jié)

3、構(gòu)進(jìn)行適用性分析及優(yōu)選，提出了由buck電路衍生的能耗型三端口變換器的應(yīng)用方案，并對(duì)變換器系統(tǒng)的控制策略進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。
　　根據(jù)提出的技術(shù)指標(biāo)，對(duì)變換器參數(shù)及控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)變換器中buck電路電感、電容以及能耗匹配環(huán)節(jié)電阻值。對(duì)變換器電壓控制環(huán)路進(jìn)行補(bǔ)償設(shè)計(jì)，保證變換器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能和穩(wěn)定性。為了實(shí)現(xiàn)變換器的高比功率，本文采用熱仿真方法對(duì)變換器的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使用ProE軟件對(duì)變換器幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，對(duì)變換器各