【摘要】：近幾年,隨著我國低空空域改革的不斷推進(jìn)和新能源產(chǎn)業(yè)的持續(xù)支持,電動飛機(jī)產(chǎn)業(yè)迎來了新的發(fā)展契機(jī)。目前,已有多個國家和研究機(jī)構(gòu)設(shè)計和開發(fā)了混合動力電動飛機(jī)和全電式電動飛機(jī),完成試飛實驗并逐步加以推廣。對于全電式電動飛機(jī),主驅(qū)動系統(tǒng)是最關(guān)鍵的核心技術(shù),是電動飛機(jī)的“心臟”和“大腦”。電動飛機(jī)要求主驅(qū)動系統(tǒng)傳動效率高、體積小、重量輕、容錯能力高、續(xù)航能力久和爬升輸出轉(zhuǎn)矩大,因此如何設(shè)計和開發(fā)出高性能的航空主驅(qū)動系統(tǒng)是研究關(guān)鍵之所在。首先,本文根據(jù)動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點,給出電動飛機(jī)主驅(qū)動系統(tǒng)六種結(jié)構(gòu),重點分析了全電式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。為提高主驅(qū)動系統(tǒng)的輕量化程度,分別解析了高性能主驅(qū)動電機(jī)和逆變器的設(shè)計特點。對全電飛機(jī)的飛行過程簡要分析,給出實際飛行環(huán)境下的物理特性。完成了全電飛機(jī)主驅(qū)動系統(tǒng)的初步設(shè)計和基本功能分析。其次,對于電動飛機(jī)主驅(qū)動電機(jī),給出力能密度概念和分析了提高力能密度的方法,基于常規(guī)方法對永磁電機(jī)的主要尺寸、永磁體、繞組等初步設(shè)計。依次完成高力能密度永磁電機(jī)的鐵芯損耗、繞組銅損耗和機(jī)械損耗分析,重點分析了考慮逆變器諧波的鐵耗計算,研究了不同電機(jī)尺寸對鐵耗的影響規(guī)律�；谟邢拊�,完成主驅(qū)動永磁電機(jī)的電磁仿真分析;利用遺傳算法,對初步電磁方案進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計�；跍囟葓龊蛡鳠釋W(xué)基本理論,給出永磁電機(jī)電磁-溫度單邊耦合、雙邊耦合基本求解過程和兩種數(shù)值求解思路,對電動飛機(jī)主驅(qū)動永磁電機(jī)進(jìn)行初步的電磁-溫度仿真分析。然后,建立永磁電機(jī)控制數(shù)學(xué)模型,給出總體控制控制策略。完成坐標(biāo)變換理論推導(dǎo);重點分析了7段式SVPWM技術(shù)原理,給出電壓空間矢量六個扇區(qū)開關(guān)動作順序和作用時間;基于矢量控制理論,完成基于SVPWM技術(shù)的永磁電機(jī)矢量控制仿真分析。給出電動飛機(jī)主驅(qū)動逆變器電路如智能功率模塊、控制驅(qū)動模塊、電源轉(zhuǎn)換模塊和檢測模塊的硬件原理圖,利用旋轉(zhuǎn)變壓器完成了電動飛機(jī)主驅(qū)動電機(jī)的速度實時監(jiān)測。完成電動飛機(jī)主驅(qū)動逆變器軟件流程圖,包括控制主程序和中斷子程序的設(shè)計。最后,完成全電式飛機(jī)主驅(qū)動高力能密度永磁電機(jī)研制,該電機(jī)額定力能密度指標(biāo)為8.96kW·N·m/kg~2,最大的力能密度指標(biāo)為15.9 kW·N·m/kg~2。闡述兩種航空主驅(qū)動系統(tǒng)測試平臺,給出反電勢測量方法和永磁電機(jī)帶螺旋槳實驗方法。完成航空主驅(qū)動電機(jī)的實驗數(shù)據(jù)測量,對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了簡要分析。實驗數(shù)據(jù)證明,所研制的航空主驅(qū)動永磁電機(jī)具有很高的能量密度。
【學(xué)位授予單位】：沈陽工程學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V242

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2792687