[發明專利]泵用調速電機參數優化方法及泵用調速電機

有效

• 申請號: 202010013165.8
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN111082731B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 杜林奎;黃建;宋志翌;王貫;李浩男;徐方潔
• 申請（專利權）人: 北京自動化控制設備研究所
• 主分類號: H02P23/14
• 分類號: H02P23/14;F04B49/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種泵用調速電機參數優化方法及泵用調速電機，該方法包括：確定燃油泵負載特性參數；計算電機電感、電機電阻、電機轉動慣量、電機力矩系數和電機反電動勢系數；判斷泵用調速電機與電動泵調速系統是否匹配，若匹配，則計算系統的單位階躍阻尼比；若不匹配，則減小電氣時間常數，增大機械時間常數與電氣時間常數之比直至相匹配；判斷單位階躍阻尼比是否大于設定的閾值，若大于，則完成泵用調速電機參數優化；若不大于，則減小電氣時間常數，增大機械時間常數與電氣時間常數之比直至完成泵用調速電機參數優化。應用本發明可以解決現有技術中泵用調速電機參數優化方法不能滿足電動泵調速系統的動態特性和穩定性要求的技術問題。

技術領域

本發明涉及航空航天飛行器技術領域，尤其涉及一種泵用調速電機參數優化方法及泵用調速電機。

背景技術

液體發動機作為航空航天飛行器的動力系統，在(高)超聲速飛行器等領域有著廣泛的應用。電動泵調速系統通過對電動泵轉速的調節實現發動機燃油流量的控制，其調速性能對發動機整體工作性能有著重要影響。作為電動燃油泵機電能量轉換的核心部件，泵用調速電機直接影響著調速系統的調速性能。現有技術中，通常在進行泵用電機參數設計時僅考慮轉矩轉速及體積重量的要求，而在設計時并未考慮泵后負載等因素，該泵用電機的參數設計思路無法滿足電動泵調速系統的動態特性及穩定性的要求。

發明內容

本發明提供了一種泵用調速電機參數優化方法及泵用調速電機，能夠解決現有技術中泵用調速電機參數優化方法不能滿足電動泵調速系統的動態特性和穩定性要求的技術問題。

根據本發明的一方面，提供了一種泵用調速電機參數優化方法，該泵用調速電機參數優化方法包括：步驟一，根據泵用調速電機的實際負載特性確定燃油泵負載特性參數；步驟二，計算泵用調速電機的電機電感、電機電阻、電機轉動慣量、電機力矩系數和電機反電動勢系數；步驟三，根據燃油泵負載特性參數、電機電感、電機電阻、電機轉動慣量、電機力矩系數和電機反電動勢系數判斷泵用調速電機與電動泵調速系統是否匹配，若泵用調速電機與電動泵調速系統相匹配，則計算電動泵調速系統的單位階躍阻尼比；若泵用調速電機與電動泵調速系統不匹配，則減小電機電氣時間常數，增大電機機械時間常數與電氣時間常數之比，并重復步驟二至三直至泵用調速電機與電動泵調速系統相匹配；步驟四，判斷電動泵調速系統的單位階躍阻尼比是否大于設定的單位階躍阻尼比閾值，若電動泵調速系統的單位階躍阻尼比大于設定的單位階躍阻尼比閾值，則完成泵用調速電機參數優化；若電動泵調速系統的單位階躍阻尼比小于或等于設定的單位階躍阻尼比閾值，則減小電機電氣時間常數，增大電機機械時間常數與電氣時間常數之比，并重復步驟四直至完成泵用調速電機參數優化。

進一步地，在步驟三中，泵用調速電機與電動泵調速系統相匹配的條件為燃油泵負載特性參數、電機電感、電機電阻、電機轉動慣量、電機力矩系數和電機反電動勢系數同時滿足和其中，L為電機q軸的電機電感，p為電機極對數，N為每相繞組串聯匝數，Λ_m為鐵心磁導率；J為電機轉動慣量，D_r為轉子外徑，l為電機鐵心長度，ρ_Fe為硅鋼片密度；K_T為電機力矩系數，k_T為力矩系數常值，B為氣隙磁密有效值；K_E為電機反電動勢系數，k_E為反電勢系數常值；K_Q為燃油泵負載特性參數，R為電機電阻，ρ_e為銅的電阻率，S為單匝繞組截面積。

進一步地，泵用調速電機參數優化方法中減小電機電氣時間常數，增大電機機械時間常數與電氣時間常數之比具體包括：通過增大泵用調速電機的轉子外徑以減小電機電氣時間常數T_e，增大電機機械時間常數與電機電氣時間常數之比其中，T_e為電機電氣時間常數，T_m為電機機械時間常數，

進一步地，泵用調速電機參數優化方法根據計算電動泵調速系統的單位階躍阻尼比，其中，ζ為電動泵調速系統的單位階躍阻尼比。

進一步地，步驟四中設定的單位階躍阻尼比閾值為0.707。