航空发动机转速传感器调理电路设计与仿真

在航空发动机数控系统中,转速传感器所测得的转子转速信号往往不能直接被电子控制器所接收,需要进行信号的调理.本文依据航空发动机转速传感器的测量原理,并结合航空发动机的特殊要求,设计了一种磁电式转速传感器的信号调理电路,并利用一种最新款的电路仿真软件PROTEL DXP对其进行了仿真.该仿真方法简单方便,用户界面友好,易于操作实现,同时也节约了设计成本.仿真结果表明,所设计的电路能满足航空发动机转速信号调理的要求,精度高,有较高的实用价值.     

基于自适应观测器的燃气轮机控制系统传感器故障容错控制

对传感器故障实施容错控制是提高燃气轮机运行安全可靠性的重要措施。针对传统基于状态观测器的故障容错控制模型依赖度高,模型失配后容错效果差,不适应燃气轮机快速变负荷运行的问题,该文设计基于自适应观测器的燃气轮机控制系统传感器故障容错控制系统(faulttolerant control system,FTCS),包括故障检测单元、自适应观测器单元与无扰单元三部分,可以实现传感器故障检测、故障后的信号重构与无扰切换。分别利用FTCS与传统的状态观测器对燃气轮机控制系统的燃料量、压气机进口导叶开度和功率传感器故障进行容错控制。仿真结果表明,所设计的FTCS可以提高模型失配时故障传感器信号的重构准确性,在传感器故障后能维持控制系统稳定,具有良好的容错控制性能。     

基于TMS320F2812的航空发动机转速信号采集研究

介绍了基于DSP的航空发动机转速控制系统原理。根据航空发动机转速测量原理以及电子控制器TMS320F2812的需要,设计了转速传感器信号调理电路,使用一款最新的电路设计及仿真软件Altium Designer6进行了原理图仿真,验证了调理电路的功能。同时设计了一种新的频率采集方法,使用TMS320F2812的事件管理模块进行频率信号采集,在测量频率范围很宽时都能够达到很高的精度。     

Rotax发动机转速传感器设计研究

根据无人驾驶飞行器的使用需求,设计了一种针对通用航空和无人机常用的ROTAX系列活塞式发动机的转速测量传感器,能够在线采集转速信号,并通过数字接口实时传输至地面,使操作人员能够准确掌握发动机工作状况。该传感器包括信号调理电路和采集处理电路2部分,通过Multisim仿真软件论证其电路的合理性,并分析了系统的误差范围。在某型号飞艇的飞行试验中,该转速传感器测量误差较小、工作稳定、抗干扰能力强,满足飞行控制使用的要求。由于它安装方便,而且输出接口为常用的数字信号,成本较低,可以在使用活塞式发动机的无人驾驶飞行器上普遍适用。     

基于EKF的永磁同步电动机无位置传感器控制研究

提出了一种基于扩展Kalman滤波器(EKF)的永磁同步电机无位置传感器控制系统.利用易于检测的电机端电压和端电流,采用EKF算法实时估计电机的转速和磁极位置,得到矢量控制系统反馈信号和矢量变换角度.转速和电流控制器均采用PI控制,转速控制器输出作为电流控制器的参考信号,电流控制器产生SPWM逆变器的控制信号.仿真和实验结果表明EKF能在宽的转速范围内对系统的状态做出精确稳定的估计,基于EKF的永磁直线电机无位置传感器驱动系统具有良好的动态响应特性.     

基于高频脉振电压注入的内置式永磁同步电机控制

低速运行控制是无传感器永磁同步电机控制系统的关键技术之一。为提高无传感器PMSM矢量控制系统的低速性能,深入研究了一种基于高频脉振电压注入的转子位置估计方法。在估计的转子参考坐标系中注入脉振的高频电压信号,通过检测IPMSM定子侧的高频电流响应并对其进行适当的信号处理,获得了估计的转子位置和转速,实现了采用高频脉振电压注入法的无传感器速度控制。仿真结果表明该方法对电机转子位置和转速都具有良好的跟踪效果,能够使电机稳定有效地运行在低速甚至零速度状态。     

基于高频注入的双馈电机无传感器控制研究

为了解决双馈电机使用机械式传感器测量转速带来的一系列问题,在建立基于三电平SVPWM的双馈电机矢量控制系统的基础上,采用了高频信号注入法测量转速及转子位置,并且用锁相环和反正切算法对提取到的信号进行处理,将估算转速反馈到矢量控制系统。仿真结果表明,高频信号注入法可以较好地用于双馈电机的无传感器转速检测。     

重型燃气轮机控制回路时延稳定性分析

在实际工业生产过程中,时延会对控制系统的性能产生不利影响,甚至导致控制系统不稳定。从切换系统角度研究了重型燃气轮机转速/功率控制回路的时延稳定性问题,以某电厂GEMS109FA275MW重型燃气轮机在100%负荷下的模型为研究对象,通过增广状态变量,选择时延变化作为切换信号,将含有时变时延的转速/功率控制回路转换为一类切换系统。运用范数相关引理,推导出确保含有时变时延的转速/功率控制回路稳定的充分且必要条件,并给出稳定性验证算法,同时基于国产重型燃气轮机Nu CON控制系统进行了硬件在环仿真实验,验证了所提理论结果的正确性。该研究结果可为国产重型燃气轮机控制系统设计和参数调整提供理论参考。     

双馈风电机组转速观测及容错控制策略

从旋转电机稳定运行基本原理出发,提出了一种基于锁相环的双馈感应发电机(DFIG)转速冗余信号观测方法,并研究了基于故障诊断的转速传感器容错控制策略.在介绍双馈风电机组控制系统转速信号作用的基础上,首先建立了基于锁相环的DFIG转速信号观测器模型;其次,通过对风速阶跃变化情况下双馈风电机组运行性能的仿真,将所构建的转速观...     

感应电机无速度传感器控制系统的仿真研究

针对一种基于扩展卡尔曼滤波器(EKF)的感应电动机无速度传感器直接转矩控制系统负载转矩和转速同时估计进行仿真。在直接转矩控制的基础上,通过定子侧可测量的电压、电流值,转速和转矩作为扩展状态量,构建一种无速度传感器的感应电机转速、磁链状态观测器,估算感应电机的负载转矩和转速。该方法能准确估算电机的真实状况,并对负载扰动、电机参数变化具有较强的鲁棒性。仿真结果表明,无速度传感器系统具有较强的动态控制性能,该系统具有抗干扰能力强、超调量小、响应快。     

Fundamental performance of triple magnetic circuit type cylindrical thermomagnetic engine

The engine essentially consists of a rotor made of temperature‐sensitive magnetic material and permanent magnets. When an object made of this material has a temperature distribution in the magnetic field, the force is generated in the direction from the low‐temperature side to the high‐temperature side by magnetic pressure. This paper describes the fundamental performance of the triple magnetic circuit type thermomagnetic engine. A triple magnetic circuit type engine with water‐cooling system has ben designed. The performance characteristics such as power, resistance loss, and the relation between the temperature of the rotor and the rotation speed have been measured, and compared with the characteristics of a single magnetic circuit type engine. The net power is a maximum value of 3.7 W at a rotation speed of 0.4 rps. The power of the triple magnetic circuit type engine per unit magnetic circuit is about 4 times larger than that of the single magnetic circuit type engine. The resistance loss is 1.7 W at the maximum power point. The total power is 5.4 W. Electromagnetic braking loss is about 25% of the total power. The rate of electromagnetic braking loss to the total power increases with the rotation speed. The disk type rotor with small electromagnetic braking loss has been analyzed. Electromagnetic braking loss of the disk type engine becomes about 95% smaller than that of the cylinder type engine. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 154(4): 68–74, 2006; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20127     

交联聚乙烯电缆绝缘气体检测系统算法研究与设计

本文基于电化学传感器研制便携式仪器检测交联聚乙烯电力电缆绝缘挥发物中“特征气体”的浓度,并设计气腔以降低气体耗散速度。为了提高检测效率与气体浓度,采用永磁无刷微型泵提高气体流速。考虑仪器便携性,设计滑模控制器转子估计速度,无需速度传感器即可完成速度闭环控制。设计乒乓控制算法降低PWM高频信号对气体传感电路的影响,提高检测系统的信噪比。分别在实验室与测试现场对比速度开环与速度闭环情况下的检测时间与气体浓度,结果表明,相对速度开环控制,速度闭环时仪器的检测时间缩短至少10倍,检测浓度提高20%以上。     

新结构混合型径向磁悬浮轴承

介绍了一种混合型径向磁悬浮轴承的结构及工作原理.该混合型径向磁悬浮轴承为同极性结构,可降低转子旋转时产生的磁滞损耗,因此转子可采用实心结构,从而可以承受更高的转速.利用等效磁路法推导了其悬浮力、控制电流及转子位移之间的函数关系,并通过有限元仿真和实验验证了其工作原理的正确性.它能够实现转子在0～10 000ffmin的稳定悬浮.     

基于CPLD设计的火箭发动机涡轮泵转速测量产品

针对现有火箭发动机涡轮泵转速模拟式测量产品测量精度较低信号传输稳定性较差的问题,提出了基于复杂可编程逻辑器件设计的数字式的火箭发动机涡轮泵转速测量产品;选用AD620仪用放大器对涡轮泵转速信号进行前端放大和处理,选用ispLSI1032 CPLD器件对涡轮泵转速信号进行数字式测量,利用VHDL语言进行了编程和仿真,进行了实物验证测试;实验结果验证了利用复杂可编程逻辑器件测量火箭发动机涡轮泵转速的可行性,表明数字式测量比模拟式测量方法具有更高的精度;最后对数字式涡轮泵转速测量产品下一步应用于火箭飞行试验任务还需进行的测试项目和试验内容进行了说明。     

中德规范下燃机基础动力计算对比分析

对中德规范下燃机基础动力计算进行了对比分析,探讨允许振动线位移取值、干扰力值、开停机和工作阶段转速的差异。以某工程为背景,通过ANSYS建立燃机基础有限元模型,分别采用中国规范和德国规范进行动力分析。研究表明:中德规范下最大振动线位移的转速及振动线位移安全系数有较大差异。     

风速突变工况下永磁风力发电机静态偏心磁场分析

为了研究风速突然变化对永磁风力发电机主轴的电磁力作用,特别是在已发生一定的主轴偏心的情况下风速突变对主轴的影响,利用数学表达式和仿真对气隙磁场进行了计算和分析。根据发电机气隙偏心故障时气隙磁场变化的特点,计算气隙磁导和磁场密度,并利用ANSOFT MAXWELL软件建立永磁风力发电机的二维模型,分析电流变化引起的电磁力及其对主轴的作用。仿真结果表明:风速突变引起的电流变化影响永磁风力发电机气隙磁密。转子偏心使发电机转子产生沿偏心方向的磁拉力,风速突变时转子收到的不平衡磁拉力比正常风速运行更大。     

空调压缩机低速无位置传感器控制策略

由于空调压缩机内部含有腐蚀性制冷剂,无法安装位置传感器,传统的恒流频比(I/f)方法在中、高速以下运行时,存在控制精度低、响应慢等问题。针对这一问题,提出了基于脉振高频正弦电压注入策略。通过对电流信号进行处理,获取得到转子位置、磁极方向信息。引用了锁相环(PLL)位置跟踪策略以降低对电机参数与检测精度的依赖性。为检测出转子磁极方向,提出了一种对正、负半轴的直轴高频电流信号分别进行积分、比较的转子磁极方向识别策略。仿真与实验结果表明该方法能在低速条件下对转子位置快速跟踪,鲁棒性强。