机载电力作动电机选型杂谈.ppt

* 伺服系统技术研发中心 敬请中国第一飞机设计研究院 领导、专家 批评、指导 ！ 伺服系统技术研发中心 机载电力作动 电机选型及杂谈 李 声 晋 伺服系统技术研发中心 机载电力作动系统应用的范围： 1、飞行控制系统 2、环境控制系统 3、液压系统 4、燃油／滑油系统 5、电刹车系统 6、发动机附件电驱动系统 7、机载电动机构／伺服机构／活门及阀门电驱动 伺服系统技术研发中心 目前机载电力作动系统电动机的类型： 1、有刷直流起动／发电系列（QF系列） 早期的苏系列机型如H6系列、歼7系列、部分歼8系列、直升机系列 2、有刷直流电动机DCM(ZD、QZD、BZD系列) 输入及输出要求简单、容量小、开环不调节、技术成熟：主LVDC电源系统 3、单相／三相异步电动机系列（BJD） 输入及输出要求简单、开环不调节、可靠性及电磁兼容性好、体积及重量轻: 大量应用于CSCF、VSCF主电源系统、主变频交流系统 4、永磁直流无刷电机系列－伺服系统 状态在线检测、输出有伺服性能要求、可维护性／可靠性高：主HVDC和LVDC 5、开关磁阻电机系列 环境适应性（温度、机械）好、高转速大容量、高可靠性：主HVDC电源系统 及燃油／滑油／发动机附件 伺服系统技术研发中心 选型主要考虑因素： 1、飞机总体电源因素（形式、容量等） 2、用电分系统总体性能要求（电气性能、控制性能、 运动性能、可靠性） 3、用电分系统环境要求（气候类、机械类、三防环境、 电磁兼容） 4、用电分系统国外选型因素 伺服系统技术研发中心 机载主发电系统主要性能对比 2.5-4.0 0.8-2.0 0.5-1.5 0.3-0.5 功率密度/(kW、kVA)·kg-1 20000-50000 13000-30000 10000-24000 4000-9000 转 速/r.min-1 90-95 75-85 67-75 55-70 效 率/ % 500-1000 ≤120 ≤90 ≤24 单通道容量/kW、kVA 270VDC 115V/400Hz 115V/400Hz 28VDC 电 压 HVDC VSCF CSCF LVDC 发电系统类型 ++ ++ +++ +++ +++ +++ ++ +++ +++ SRG + + + - + + + + + WFSG ++ - +++ + ++ - +++ - + REPMG 发电品质 起动性能 大容量 工艺成本 高速性 耐高温性 效 率 容错性 可靠性 性能 指标 伺服系统技术研发中心 副励磁机 励磁机 主发电机 定 子 转 子 经典VSCF－HVDC 功率变换器 伺服系统技术研发中心 磁阻电机 功 率 变 换 器 定 子 转子 当前SR起动／发电机 伺服系统技术研发中心 当前SR起动／发电机 样机图 伺服系统技术研发中心 SRISG国外情况分析 1988 年美国发明了适宜高速、高温工作且具有高可靠性和大容量特征的开关磁阻起动／发电技术（SRIS/G）。 随后，美国国防预研局就将多电组合动力装置列入IHPTET 计划和多电飞机（MEA）发展计划。 1992－1997 年美国空军与联信公司签订合同，研制连续输出 125kW、短时输出 150kW 的多电组合动力装置，并于 1998 年在 IHPTET 计划第二阶段的联合攻击战斗机 （ JSF ）验证计划中得到成功验证。 美国 1998 年改装成功了第一代多电飞机。其主要特点是采用初级组合动力装置，即将传统的辅助动力装置和应急动力装置改为电力输出，并分别在 F-16、F/A-18 等飞机上进行了重点验证。 美国计划 2005 年研制成功第二代多电飞机，将采用全新的多电组合动力装置。 美国计划2012年研制成功第三代多电飞机，将采用375kW的大功率多电组合动力装置。 伺服系统技术研发中心 美国2005年第二代多电飞机的IPU方案 伺服系统技术研发中心 ★ 伺服系统：机械、气动、液压、全电（无刷电动机）、电液 电动机：将电能转换为机械能－效率、重量、转速、电压 伺服电机：轴输出的伺服性能－线性、精度、稳／动态性 全电／电液伺服系统：高、快、精、智、网 远程／局域监控机／上位指令机＋ 控制器＋伺服电机 ＋驱动机构＋负载＋传感器