多电飞机电气负载驱动控制技术研究

摘要

环境控制系统(Environmental Control System, ECS)作为飞机不可或缺的一部分，除了给飞行人员和乘客提供舒适安全的环境外，更重要的是能够为飞机上的仪器和仪表提供优越的环境，保证仪器仪表精确有效的工作。随着多电飞机的快速发展，环境控制系统由传统的气压驱动逐渐转换成电驱动，高速电机驱动的空气循环系统的研究还处于初期阶段，但其前景广阔，本文在对多电飞机电气负载和国内外研究现状进行梳理的基础上分别介绍了传统飞机环境控制系统和多电飞机环境控制系统的类型和工作原理，探讨了高速电机应用于空气循环系统的可行性并对系统的结构组成进行分析，根据电动环控系统的负载特性进行驱动电机的选择，对比不同类型的高速电机的工作原理和工作特性，选择高速永磁同步电机作为环控系统的驱动电机，对于提高系统工作效率、优化系统结构、降低能耗等方面都具有现实意义。
　　在探讨高速电机应用于空气循环系统可行性和系统结构的基础上，本文开展了高速电机驱动空气循环系统的关键部件数学建模和控制策略的研究，确定驱动系统的设计方案，确定高速永磁同步电机的驱动控制策略，采用SVPWM矢量调制技术实现对高速电机的驱动控制，为保证驱动系统的稳定输出，采用双闭环的控制方式。确定驱动电机供电电源和压气机负载的建模方式，根据电动环境控制系统的负载功率特性，进行驱动电源选择及其控制策略的研究，确定基于特性曲线的压气机负载建模方式。在Matlab/Simulink软件环境下搭建电驱动压气机系统的完整模型。
　　最后，在建立基于Matlab/Simulink的电驱动压气机系统模型的基础上，将模型作为电网负载，分析在不同电机参数及不同工作状态下系统的动态性能。为提高驱动系统性能，对系统控制策略进行优化。

目录

注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 课题研究意义

1.4 本课题主要研究内容

第二章 多电飞机环控系统

2.1 传统飞机的环控系统

2.2 多电飞机环控系统

2.3 高速电机应用于空气循环制冷系统

2.4 本章小结

第三章 电动环控系统关键部件的数学模型与控制策略

3.1 电动环控系统结构

3.2 永磁同步电机

3.3 电压空间矢量SVPWM技术

3.4 双闭环伺服控制器设计

3.5 PWM整流器

3.6 电驱动压气机

3.7 本章小结

第四章 电动环控系统模型

4.1 Matlab/Simulink 简介

4.2 电动环控系统结构

4.3 PWM整流器模型

4.4 永磁同步电机控制系统模型

4.5 压气机负载模型

4.6 本章小结

第五章 电动环控系统仿真验证及优化

5.1 电动环控系统仿真结果分析

5.2 影响电动环控系统性能的参数分析与仿真结果

5.3 电动环控系统优化

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 展望

参考文献

致谢

在学期间研究成果及发表的学术论文

附录