高轉速電機泵動力學特性研究
發(fā)布時間：2021-03-03 06:24
高轉速電機泵是一種集成了多相容錯永磁同步電機和高轉速斜盤式柱塞泵的緊湊電液動力源。由于在功率密度和可靠性方面的優(yōu)勢,高轉速電機泵在多電飛機中得到了廣泛應用。高轉速電機泵的相關研究涉及到流體動力、電機與電器、系統(tǒng)動力學以及相應的控制技術等多學科領域交叉。為快速地完成電機泵的設計和控制,本論文建立了高轉速電機泵統(tǒng)一模型以有效描述電機和泵動力學特性。本學位論文圍繞高轉速電機泵的關鍵理論及相關技術展開研究,選題具有很強的工程應用背景和重要的學術研究價值。本課題開展中做出了以下創(chuàng)新性研究:1.建立了高轉速電機泵統(tǒng)一數(shù)學模型,該模型能夠同時對電機泵時域和頻率動力學特性進行分析。不同于以前研究中只對電機和泵分別進行建模分析,本論文從電機和泵同屬旋轉機械、運行過程中存在著周期性變化的角度出發(fā),將電機泵主要物理量（如電機氣隙磁感應強度、電機相電流、柱塞腔壓力等）和關鍵性能特性用統(tǒng)一的諧波疊加模型描述。該諧波疊加模型中,穩(wěn)態(tài)分量由穩(wěn)態(tài)工作點決定,通過靜態(tài)計算得到;諧波基函數(shù)則由電機泵結構參數(shù)決定;諧波系數(shù)則可以適當調節(jié)以適應電機泵的性能要求。考慮任意線圈布置和配流盤壓力過渡角,應用該統(tǒng)一的諧波疊加模型推導...
【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：197 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
圖１．２?（ａ）所示，傳統(tǒng)飛機能源系統(tǒng)中：發(fā)動機輸出功率一部分經(jīng)定轉速機械裝??
１．１研究背景及意義??飛機在飛行過程中，需要根據(jù)飛機姿態(tài)的要求將飛控信號送入到相應的作動系統(tǒng)以控??制舵面、起落架等用戶完成規(guī)定動作（如圖１．１所示）。由于液壓傳動系統(tǒng)功率密度大、??控制性能好、容易散熱等優(yōu)點被廣泛應用于舵面、起落架收放以及發(fā)動機反推等關鍵作動??系統(tǒng)中⑴。??１：坨丨｜＇丨丨＋??軸助柁ｉｆｉｉ＊?１?＇．??圖ｉ．ｉ飛機飛行舵面示意圖??如圖１．２?（ａ）所示，傳統(tǒng)飛機能源系統(tǒng)中：發(fā)動機輸出功率一部分經(jīng)定轉速機械裝??置ＣＳＤ?（Ｃｏｎｓｔａｎｔ?Ｓｐｅｅｄ?Ｄｅｖｉｃｅ）流向發(fā)電機，該裝置能夠將變化的發(fā)動機轉速轉化為恒??定轉速以驅動發(fā)電機產(chǎn)生三相恒頻交流電（１１５Ｖ，?４００Ｈｚ）；發(fā)動機的另一部分輸出功率??經(jīng)機械減速箱流向發(fā)動機驅動系ＥＤＰ?（Ｅｎｅｇｉｎｅ?Ｄｒｉｖｅｎ?Ｐｕｍｐ）。ＥＤＰ作為液壓系統(tǒng)主泵源，??提供飛機過程所需的液壓能源［２］。ＥＤＰ安裝在發(fā)動機底側，轉速隨發(fā)動機變化而變化，其??各個油口連接管路經(jīng)發(fā)動機短艙、吊掛以及機翼流向遍布機身的各個液壓用戶。此外，液??壓能源系統(tǒng)還配置有電機驅動泵ＥＭＤＰ?（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ?Ｍｏｔｏｒ?Ｄｒｉｖｅｎ?Ｐｕｍｐ）作為輔助泵源，其??工作轉速相較ＥＤＰ增大
第１章緒論??為例，其取消了波音Ｂ７３７中的ＣＳＤ裝置，發(fā)動機直接與發(fā)電機相連，后通過相應的功率??變換器轉換成相應的直流／交流電。為方便說明，圖１．２?（ｂ）給出了多電飛機Ｂ７８７的液壓??能源系統(tǒng)，圖１．３則給出了波音Ｂ７８７中間液壓系統(tǒng)ＥＭＤＰ在飛機內的安裝圖［６］。如圖所??示，Ｂ７８７采用了?２７０ＶＤＣ供電的ＥＭＤＰ［５］［７］，且ＥＭＤＰ的排量和功率均超過了傳統(tǒng)飛機??液壓能源系統(tǒng)中作為主泵的ＥＤＰ；ＥＭＤＰ的驅動電機也由傳統(tǒng)交流恒頻供電的異步電機轉??變?yōu)槿嘤来磐诫姍C以提高其功率密度，其轉速能夠根據(jù)需要進行調節(jié)。????柱塞泵ＥＭＤＰＣ２?電機??Ｓｆ層２１??柱塞泵ＥＭＤＰＣ１電機??圖丨．３多電飛機Ｂ７８７中間系統(tǒng)ＥＭＤＰ安裝圖［６］??上述變化使得傳統(tǒng)意義上的電機驅動泵ＥＭＤＰ?（泵作為主體，電機僅僅作為泵的驅動??源）更多地向作為整體的電液動力源方面轉變：不同于工業(yè)中的電液動力單元，多電飛機??中的電機泵不僅要求運轉轉速可以實時調節(jié)，還要保持較高的額定轉速以提高功率密度；??同時為適應機載環(huán)境對可靠及安全性的要求，電機也要求具有容錯性能（電機故障后仍然??能夠維持基本輸出性能）
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Analysis of the cylinder block tilting inertia moment and its effect on the performance of high-speed electro-hydrostatic actuator pumps of aircraft[J]. Junhui ZHANG,Qun CHAO,Bing XU. Chinese Journal of Aeronautics. 2018(01)
[2]軸向柱塞泵-電機組轉子系統(tǒng)臨界轉速及不平衡響應分析[J]. 權凌霄,劉嵩,張崇. 液壓與氣動. 2017 (03)
[3]雙壓力航空柱塞泵壓力切換動態(tài)特性[J]. 歐陽小平,李磊,方旭,楊華勇. 浙江大學學報(工學版). 2016(03)
[4]軸向柱塞泵主軸及缸體旋轉組件臨界轉速分析[J]. 權凌霄,李東,張文文,駱洪亮,孔祥東. 液壓與氣動. 2015(10)
[5]共振型液壓脈動衰減器研究現(xiàn)狀及展望[J]. 歐陽小平,李磊,方旭,楊華勇. 機械工程學報. 2015(22)
[6]軸向柱塞泵空化時氣相動態(tài)演進過程及影響[J]. 苑士華,周俊杰,羅先偉,荊崇波. 兵工學報. 2015(03)
[7]軸向柱塞式電液泵能量轉化效率研究[J]. 付永領,李祝鋒,祁曉野,范殿梁. 機械工程學報. 2014(14)
[8]液壓電機泵中孔板離心泵的增壓效應[J]. 冀宏,張繼銘,王金林,任威,孫東寧,王文璐. 機械工程學報. 2014(10)
[9]液壓電機葉片泵樣機的性能試驗[J]. 冀宏,李志峰,王崢嶸,王建森,蘭博杰. 農業(yè)機械學報. 2010(11)
[10]液壓電機泵中浸油電機的負載效應[J]. 冀宏,孫磊,王崢嶸,許丹丹,李志峰. 蘭州理工大學學報. 2009(04)
博士論文
[1]純電動汽車用五相容錯永磁同步電機的關鍵技術研究[D]. 隋義.哈爾濱工業(yè)大學 2015
[2]六相永磁容錯電機及其控制系統(tǒng)的設計和研究[D]. 郝振洋.南京航空航天大學 2010
碩士論文
[1]五相容錯永磁電機的解耦控制系統(tǒng)研究[D]. 蔡曉偉.江蘇大學 2016
[2]雙向小慣量軸向柱塞泵設計及動力學特性研究[D]. 李駿.太原科技大學 2015
[3]高轉速柱塞泵動態(tài)特性研究[D]. 張振壽.浙江大學 2015
[4]通軸式軸向柱塞液壓電機泵內部流場仿真及運動動力學分析[D]. 遲冰.燕山大學 2012
[5]軸向柱塞液壓電機泵流場數(shù)值模擬、效率分析與實驗測試[D]. 劉金慧.燕山大學 2011
[6]新型電機融合泵驅動的泵控缸伺服控制策略研究[D]. 張永順.燕山大學 2011
[7]液壓電機葉片泵的電磁場及溫度場的數(shù)值解析[D]. 許丹丹.蘭州理工大學 2009
本文編號：3060784
【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：197 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
圖１．２?（ａ）所示，傳統(tǒng)飛機能源系統(tǒng)中：發(fā)動機輸出功率一部分經(jīng)定轉速機械裝??
１．１研究背景及意義??飛機在飛行過程中，需要根據(jù)飛機姿態(tài)的要求將飛控信號送入到相應的作動系統(tǒng)以控??制舵面、起落架等用戶完成規(guī)定動作（如圖１．１所示）。由于液壓傳動系統(tǒng)功率密度大、??控制性能好、容易散熱等優(yōu)點被廣泛應用于舵面、起落架收放以及發(fā)動機反推等關鍵作動??系統(tǒng)中⑴。??１：坨丨｜＇丨丨＋??軸助柁ｉｆｉｉ＊?１?＇．??圖ｉ．ｉ飛機飛行舵面示意圖??如圖１．２?（ａ）所示，傳統(tǒng)飛機能源系統(tǒng)中：發(fā)動機輸出功率一部分經(jīng)定轉速機械裝??置ＣＳＤ?（Ｃｏｎｓｔａｎｔ?Ｓｐｅｅｄ?Ｄｅｖｉｃｅ）流向發(fā)電機，該裝置能夠將變化的發(fā)動機轉速轉化為恒??定轉速以驅動發(fā)電機產(chǎn)生三相恒頻交流電（１１５Ｖ，?４００Ｈｚ）；發(fā)動機的另一部分輸出功率??經(jīng)機械減速箱流向發(fā)動機驅動系ＥＤＰ?（Ｅｎｅｇｉｎｅ?Ｄｒｉｖｅｎ?Ｐｕｍｐ）。ＥＤＰ作為液壓系統(tǒng)主泵源，??提供飛機過程所需的液壓能源［２］。ＥＤＰ安裝在發(fā)動機底側，轉速隨發(fā)動機變化而變化，其??各個油口連接管路經(jīng)發(fā)動機短艙、吊掛以及機翼流向遍布機身的各個液壓用戶。此外，液??壓能源系統(tǒng)還配置有電機驅動泵ＥＭＤＰ?（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ?Ｍｏｔｏｒ?Ｄｒｉｖｅｎ?Ｐｕｍｐ）作為輔助泵源，其??工作轉速相較ＥＤＰ增大
第１章緒論??為例，其取消了波音Ｂ７３７中的ＣＳＤ裝置，發(fā)動機直接與發(fā)電機相連，后通過相應的功率??變換器轉換成相應的直流／交流電。為方便說明，圖１．２?（ｂ）給出了多電飛機Ｂ７８７的液壓??能源系統(tǒng)，圖１．３則給出了波音Ｂ７８７中間液壓系統(tǒng)ＥＭＤＰ在飛機內的安裝圖［６］。如圖所??示，Ｂ７８７采用了?２７０ＶＤＣ供電的ＥＭＤＰ［５］［７］，且ＥＭＤＰ的排量和功率均超過了傳統(tǒng)飛機??液壓能源系統(tǒng)中作為主泵的ＥＤＰ；ＥＭＤＰ的驅動電機也由傳統(tǒng)交流恒頻供電的異步電機轉??變?yōu)槿嘤来磐诫姍C以提高其功率密度，其轉速能夠根據(jù)需要進行調節(jié)。????柱塞泵ＥＭＤＰＣ２?電機??Ｓｆ層２１??柱塞泵ＥＭＤＰＣ１電機??圖丨．３多電飛機Ｂ７８７中間系統(tǒng)ＥＭＤＰ安裝圖［６］??上述變化使得傳統(tǒng)意義上的電機驅動泵ＥＭＤＰ?（泵作為主體，電機僅僅作為泵的驅動??源）更多地向作為整體的電液動力源方面轉變：不同于工業(yè)中的電液動力單元，多電飛機??中的電機泵不僅要求運轉轉速可以實時調節(jié)，還要保持較高的額定轉速以提高功率密度；??同時為適應機載環(huán)境對可靠及安全性的要求，電機也要求具有容錯性能（電機故障后仍然??能夠維持基本輸出性能）
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Analysis of the cylinder block tilting inertia moment and its effect on the performance of high-speed electro-hydrostatic actuator pumps of aircraft[J]. Junhui ZHANG,Qun CHAO,Bing XU. Chinese Journal of Aeronautics. 2018(01)
[2]軸向柱塞泵-電機組轉子系統(tǒng)臨界轉速及不平衡響應分析[J]. 權凌霄,劉嵩,張崇. 液壓與氣動. 2017 (03)
[3]雙壓力航空柱塞泵壓力切換動態(tài)特性[J]. 歐陽小平,李磊,方旭,楊華勇. 浙江大學學報(工學版). 2016(03)
[4]軸向柱塞泵主軸及缸體旋轉組件臨界轉速分析[J]. 權凌霄,李東,張文文,駱洪亮,孔祥東. 液壓與氣動. 2015(10)
[5]共振型液壓脈動衰減器研究現(xiàn)狀及展望[J]. 歐陽小平,李磊,方旭,楊華勇. 機械工程學報. 2015(22)
[6]軸向柱塞泵空化時氣相動態(tài)演進過程及影響[J]. 苑士華,周俊杰,羅先偉,荊崇波. 兵工學報. 2015(03)
[7]軸向柱塞式電液泵能量轉化效率研究[J]. 付永領,李祝鋒,祁曉野,范殿梁. 機械工程學報. 2014(14)
[8]液壓電機泵中孔板離心泵的增壓效應[J]. 冀宏,張繼銘,王金林,任威,孫東寧,王文璐. 機械工程學報. 2014(10)
[9]液壓電機葉片泵樣機的性能試驗[J]. 冀宏,李志峰,王崢嶸,王建森,蘭博杰. 農業(yè)機械學報. 2010(11)
[10]液壓電機泵中浸油電機的負載效應[J]. 冀宏,孫磊,王崢嶸,許丹丹,李志峰. 蘭州理工大學學報. 2009(04)
博士論文
[1]純電動汽車用五相容錯永磁同步電機的關鍵技術研究[D]. 隋義.哈爾濱工業(yè)大學 2015
[2]六相永磁容錯電機及其控制系統(tǒng)的設計和研究[D]. 郝振洋.南京航空航天大學 2010
碩士論文
[1]五相容錯永磁電機的解耦控制系統(tǒng)研究[D]. 蔡曉偉.江蘇大學 2016
[2]雙向小慣量軸向柱塞泵設計及動力學特性研究[D]. 李駿.太原科技大學 2015
[3]高轉速柱塞泵動態(tài)特性研究[D]. 張振壽.浙江大學 2015
[4]通軸式軸向柱塞液壓電機泵內部流場仿真及運動動力學分析[D]. 遲冰.燕山大學 2012
[5]軸向柱塞液壓電機泵流場數(shù)值模擬、效率分析與實驗測試[D]. 劉金慧.燕山大學 2011
[6]新型電機融合泵驅動的泵控缸伺服控制策略研究[D]. 張永順.燕山大學 2011
[7]液壓電機葉片泵的電磁場及溫度場的數(shù)值解析[D]. 許丹丹.蘭州理工大學 2009
本文編號：3060784
本文鏈接：http://www.sikaile.net/kejilunwen/hangkongsky/3060784.html
