开关磁阻发电机系统的故障仿真研究

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1、第27卷第4期计算机仿真2010年4月文章编号：1006-9348(2010)04一0021—03开关磁阻发电机系统的故障仿真研究马瑞卿，吉攀攀，王翔，李程(西北工业大学自动化学院，陕西西安710129)摘要：开关磁阻发电机(sRc)系统出现各种故障模式，为研究多电飞机开关磁阻发电系统的容错性能，建立了关于开关磁阻发电机系统的仿真模型，通过对所建模型施加不同的故障条件，研究了系统在功率变换器故障、负载故障、原动机转速异常、电枢绕组开路、短路等故障下的电压、电流输出波形，仿真=广敞障运行机理。并对其中的破坏性故障进行了规避处理。研究结果表明，开关磁

2、阻发电系统具有较高的容错性能，适合应用于多电飞机主电源系统。所采用的故障通过建模分析方法也为开关磁阻发电系统的故障诊断和容错研究提供了一定参考。关键词：开关磁阻：发电；建模；故障中图分类号：TIB91．9文献标识码：BStudyonFaultRunningofSwitchedReluctanceGeneratorSystemforMore——ElectricAircraftMARui—qing，JIPan—pan，WANGXiang，LICheng(SchoolofAutomation，NorthwesternPolytechnicUnivers

3、ity，Xi’allShanxi710129。China)ABSTRACT：Asimulationmodelofa6／4polesswitchedreluctancegenerator(SRG)systemwasbuilttOstudythefault—toleranceperformanceofSRGSystemforMore—ElectricAircraft(MEA)．Onthebasisofthismodel。severalfaultconditionssuchas，converterswitchfault，loadfault，primem

4、otorfault，phasewindingsfaultand80on，weresimulated，andthesimulationresultsincludingoutputvoltageandphasecurrentwerepresented．Thispaperanalyzedthemechanismofthefaultrunningandpresentedsomemethodstoavoidthedestructivefaults．TheresearchresultsindicatethatSRGhasabetterfault—tolera

5、ntcapabilityandisapplicabletothemain80ul陀eofelectricalpowerofMEA．Themodelingmethodandsimulationresultsoffaulthavecertainreferencevaluetofaultdiagnosisandfault——tolerantresearchofSRGsystems．KEYWORDS：Switchedreluctance；Generator；Modeling；Fault1引言开关磁阻发电系统是一种新型的飞机电源系统，它是伴随着多电飞机对电

6、源系统性能要求的不断提高而产生并迅速发展起来的一项新技术，具有发电容量大、容错性能好、起动和发电组合容易等优点，非常适合于多电飞机的主电源发电系统。开关磁阻发电系统故障将会直接影响到飞机上所有用电设备的工作状况，所以对开关磁阻发电系统运行中的各种故障模式进行研究，提高其可靠性就显得尤为重要。目前，对开关磁阻发电系统的研究多集中于发电理论分析和工程应用，而对其故障模式进行分析研究则相对较少。文献[2]收稿日期：2008一12—30修回日期：2009—02-27着重研究了开关磁阻发电机在绕组开路、短路下的故障问题；文献[3]利用Matlab中的M文件

7、对8／6结构开关磁阻发电机建模，并分析了其典型的故障模式，但是其建模方法较为复杂，另外航空起动发电系统常采用三相6／4结构，一般不用8／6结构。本文采用电压、电流双闭环控制，建立了6／4结构SRG系统仿真模型。通过对模型施加不同的故障条件，仿真了系统在负载故障、功率变换器故障、原动机转速异常、电枢绕组开路、短路等故障下的电压、电流输出波形，并对其中的破坏性故障进行了规避处理。该模型简单、参数修改方便，易实现各种故障模式的仿真，为开关磁阻发电系统的故障诊断和容错研究提供了一种简单可行的方法。一2l～2开关磁阻发电机的数学建模开关磁阻电机的转矩由磁场

8、选择最小磁阻路经的趋势而产生，通常用磁共能来计算其电磁转矩，如式(1)所示。r：曼型旦：盟(1)a6l式中：p为转子位置角；i为绕组电流