【正文】 因此，選用加入勵(lì)磁電流反饋的雙環(huán)控 制，通過(guò)勵(lì)磁電流環(huán)對(duì)勵(lì)磁電流的快速調(diào)節(jié)來(lái)改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。最后將兩個(gè)同步電機(jī)的模型串聯(lián)，用直流電源代替副勵(lì)磁機(jī)，建立了簡(jiǎn)化的三級(jí)式無(wú)刷交流電機(jī)的 PSB 模型。 U o u t3if2I o u t1g n d7C6B5A43Uf 2Uf +1三相電壓測(cè)量Muabcgnd三相電流源iab cMiiaibicm a ch i n eUabcwT he taUfiab cTeifv+A B CA B CS u b syst e mnwT he tano d e 10n3 圖 同步電機(jī)的 PSB模型的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 中 machine 的部分就是圖 所示的同步電機(jī)的 Simulink 模型，以它為核心，分別控制電樞和勵(lì)磁兩套繞組。 abcdqMfbf cfdf? ?,dqffqf ? ?,a b cf f fa?0= t + , = 2 3 , = + 2 3a b a c a? ? ? ? ? ? ? ? ? 圖 abc坐標(biāo)變換到 dq0坐標(biāo) 如設(shè) t=0 時(shí)，轉(zhuǎn)子 d 軸與 a 相繞組軸線重合，則： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 14 θa=ωt （ 216） 經(jīng)典派克變換的逆： 1c o s s in 1= c o s s in 1c o s s in 1aabbccC?????????? （ 217） 派克變換將定子 abc 坐標(biāo)變換到與轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn) 的 dq0 坐標(biāo) 定子繞組 abc 變量 dq0 繞組變量 1C ,a a ab b bc c cuiuiui???? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?0 0 0,d d dq q quiuiui???? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 三、 dq0 坐標(biāo)下的有名值方程 1，電壓方程： 對(duì)于 abc 坐標(biāo)下的電壓方程（ 23），可將定子、轉(zhuǎn)子量分開(kāi)，改寫(xiě)為 fup=+a b c a b c a b c a b cfD Q D Q fD Q fD Qriu p r i?? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? （ 218） 對(duì)式 （ 218）兩邊左乘矩陣 ? ?? ?3333CI? ??????? （ 219） 其中 C（ 33） 為派克變換矩陣（見(jiàn)式（ 215））， I（ 33） 為單位陣。而當(dāng) d 軸與 a 軸正交，即 q 軸與 a 軸重合時(shí)，相應(yīng)的磁阻最大，（ ia）產(chǎn)生的 Ψa 最小，亦即當(dāng) θa=900和 θa=2700時(shí)， Laa 為最小值。勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁繞組通上直流電后，電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，勵(lì)磁機(jī)的電樞繞組切割磁力線，所產(chǎn)生的交流電經(jīng)安裝在轉(zhuǎn)子上的整流器整流后變?yōu)橹绷麟娤蛑靼l(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組供電。 第四章 ： 系統(tǒng)仿真分析。 PSB 模型與 Simulink 模型有很大區(qū)別，它是主要針對(duì)電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析，很多模型并不適用于電氣傳動(dòng)及其控制系統(tǒng)的分析。 調(diào)壓器的基本組成如圖 所示，通常由檢測(cè)環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)、放大環(huán)節(jié)與執(zhí)行（操縱、控制）環(huán)節(jié)組成。 課題的研究背景 飛機(jī)供電系統(tǒng)是現(xiàn)代飛機(jī)的一個(gè)重要組成部分，它的作用是向飛機(jī)上所有用電設(shè)備提供電能，以保證飛機(jī)的安全飛行和完成運(yùn)輸或作戰(zhàn)任務(wù)。 恒速恒頻交流電源系統(tǒng)是一種通過(guò)各種恒速傳動(dòng)裝置 (簡(jiǎn)稱恒 裝 )使發(fā)電機(jī)恒速運(yùn)行以產(chǎn)生恒頻交流電的系統(tǒng)。百余年來(lái)，民用航空工業(yè)經(jīng)歷了多次變革，達(dá)到了如今以空中客車公司 A380 與波音公司 B787 等飛機(jī)為代表的高度現(xiàn)代化客機(jī)的水平。 作者簽名： 年 月 日 （學(xué)號(hào)）： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 i 基于 MATLAB的飛機(jī)發(fā)電機(jī)調(diào)壓系統(tǒng)的數(shù)學(xué) 建模 摘 要 本文 在理論分析的基礎(chǔ)上， 利用 MATLAB 軟件對(duì) 飛機(jī)的 電磁式無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)調(diào)壓系統(tǒng)進(jìn)行了建模與仿真研究。對(duì)于飛機(jī)來(lái)說(shuō)，由于用電能取代液壓能和氣壓能后，可以減輕飛機(jī)的重量、提高飛機(jī)的可靠性和維修性、降低飛機(jī)的易損性以及降低飛機(jī)的壽命周期費(fèi)用等，因此以電能取代液壓 能和氣壓能將是未來(lái)飛機(jī)的發(fā)展方向。 70 年代為第三階段，發(fā)展了具有多種優(yōu)點(diǎn)的組合傳動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。 飛機(jī)發(fā)電機(jī)是飛機(jī)主電源的主要設(shè)備。但 Simulink 原是為控制系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)的，不能直接進(jìn)行電路仿真。 電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)由發(fā)電機(jī)和調(diào)壓器構(gòu)成， 電壓調(diào)節(jié)器是飛機(jī)供電系統(tǒng)中不可缺少的重要設(shè)備 ，其性能決定了電源輸出電壓品質(zhì) ，它直接關(guān)系著電源系統(tǒng)能否發(fā)出符合質(zhì)量要求的電能 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 5 供全機(jī)用電設(shè)備使用 。 而要建立同步電機(jī)的 Simulink 模型 ，需要先建立同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。 （ 3）定子的 3 個(gè)繞組的位置在空間互相相差 1200電度角， 3 個(gè)繞組在結(jié)構(gòu)上完全相同。設(shè) Lab 的定常部分絕對(duì)值為 MS，則可以證明在忽略漏磁時(shí)定子互感的脈動(dòng)部分幅值與定子自感的脈動(dòng)部分幅值相等，也為 Lt，由前面分析可得： ? ? ? ?00a b b a t= = c o s 2 + 3 0 = + c o s 2 + 3 0S a S tL L M L M L????? ?? （ 27a） 同理有 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 10 ? ? ? ?? ? ? ?00bc c b tc a a c t= = c os 2 +3 0 = + c os 2 90= = c os 2 +3 0 = + c os 2 +1 5 0S b S tS c S tL L M L M LL L M L M L??? ???? ? ???? ??? （ 27b） C， 轉(zhuǎn)子繞組自感（ Lff， LDD， L） 由于轉(zhuǎn)子各繞組自感所對(duì)應(yīng)的磁路磁阻在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中保持不變，故轉(zhuǎn)子繞組自感均為常數(shù)，且均為正值。 Uqi 0id1 / LfifM a fM a f1 / LdUdP h i qRaRa 1 / Lq 1 / L 0RaP h i 0if5Ef4P h i f3P h i d q 02i d q 011s1s1s1s K K K K K K 3 . 1 K K K Uf3w2U d q 01Ph i fPh i diqiqU 0 圖 同步電機(jī)的核心模型 同步電機(jī)的 Simulink 模型如圖 所示。其內(nèi)部如圖 所示。為提高電源系統(tǒng)工作的安全可靠性，現(xiàn)代飛機(jī)調(diào)壓器往往除了基本調(diào)壓功能外，還包括一些擴(kuò)展功能，如：軟起動(dòng)；勵(lì)磁電流限制、保護(hù)；自檢測(cè)；過(guò)壓限制及各種故障保護(hù)等；有并聯(lián)要求的電源系統(tǒng)，調(diào)壓內(nèi)還應(yīng)有負(fù)載（無(wú)功功率）均衡電路及相關(guān)控制電路。單環(huán)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但 動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度較雙環(huán)會(huì)慢些，但不影響仿真目的 。適應(yīng)性強(qiáng) 。 電磁式 無(wú)刷 交流發(fā) 電機(jī)的 PSB模型 三級(jí)無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁機(jī)和主發(fā)電機(jī)均為電勵(lì)磁式同步電機(jī)， 應(yīng)用上面得到的同步電機(jī) PSB 模型，與 MATLAB 提供的三相整流橋相連，就形成了無(wú)刷勵(lì)磁同步電機(jī)的 PSB 模型。 U d q 01abc _ to _ dq 0T r a n s f o r m a t i o nabcs i n _ co sdq 0c o ss i nT h e t a2U a b c1 圖 dq變換部分 i a b c1dq 0 _ to _ abcT r a n s f o r m a t i o ndq 0s i n _ co sabcc o ss i nT h e t a2i d q 01 圖 dq反變換部分 同步電機(jī)的 PSB模型 PSB 中的電壓 /電流檢測(cè)模塊和 受控電壓源 /電流源是溝通 Simulink 模型和 PSB 模型的橋梁。 OY， 坐標(biāo)系 c o s c o s c o s s i n39。 可把式（ 21）與式（ 22）合并，寫(xiě)成矩陣形式的 abc 坐標(biāo)下的電壓方程，即： 0 0 0 0 0 i0 0 0 0 0 i0 0 0 0 0 i=p0 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 0a a a ab b b bc c c cf f f fD D D DQ Q Q Qururu r iu r iu r i??????? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? （ 23） 二、繞組磁鏈方程 ： 寫(xiě)成矩陣形式為： afQaf=a a a b a c a f a D a Q ab a b b b b c b f b D b Q bc c a c b c c c F c D c Q cf fa fb fc ff fD fD D D b D c D f D D D Q DQ Q a Q b Q c Q Q D Q Q QL L L L L L iL L L L L L iL L L L L L iL L L L L L iL L L L L L iL L L L L L i??????? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 9 1 1 ( 3 3 ) 1 2 ( 3 3 )2 1 ( 3 3 ) 2 2 ( 3 3 )i= abcfD QLLL L i? ?? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? （ 24） 可簡(jiǎn)寫(xiě)成 66=L i? ?（ ） （ 25） 式（ 24）中 L11 為定子繞組的自感和互感； L22 為轉(zhuǎn)子繞組的自感和互感；而 L12 和 L21 為定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組相互間的互感。 其原理如圖 所示。 在推導(dǎo)出同步電機(jī)狀態(tài)方程的基礎(chǔ)上，先后建立了同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型、 Simulink 模型和 PSB 模型。 （ 3） 電力電子模塊庫(kù)：包括二極管、晶閘管、 GTO、 MOSFET、和理想開(kāi)關(guān)等。 在飛機(jī)供電系統(tǒng)中，通常每臺(tái)發(fā)電機(jī)都有電壓調(diào)節(jié)器（簡(jiǎn)稱調(diào)壓器）配套工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓的自動(dòng)調(diào)節(jié) 。此后 40年來(lái)變速恒頻電源有了迅速的發(fā)展，成為了新型飛機(jī)電源發(fā)展的方向。 低壓直流電源是飛機(jī)最早采用的電源，在二戰(zhàn)期間趨于成熟。 關(guān)鍵詞 ： MATLAB、電磁式無(wú)刷交流發(fā)電機(jī)、調(diào)壓系統(tǒng)、建模仿真 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 ii Mathematical Modeling of Aircraft generator Voltageregulating System based on Matlab Abstract This paper has conducted the modeling and simulation research of Electrimagic Blushless AC Generator Voltageregulating System