The results of modeling a brushless synchronous generator (BLSG) used in aircraft power supply systems are presented. The time- and frequency-domain simulations demonstrate that the BLSG -based system exhibits high dynamic stability, efficient operation in steady-state conditions, and high voltage quality, compliant with GOST R 54073–2017 or MIL-STD-704F standards
Brushless synchronous generator, simulation
Компьютерная модель бесщеточного синхронного генератора [1], созданная в MATLAB и Simulink, представляет собой комбинацию трех генераторов с роторами, имеющими общий вал, рис. 1. Она включает в себя следующие элементы:
- вспомогательный возбудитель (ВВ), реализованный на базе трёхфазного генератора с ротором, оснащённым постоянными магнитами; контроллер, подающий напряжение на цепь основного возбудителя;
- основной возбудитель (ОВ) в виде трехфазного генератора переменного тока с выпрямителем, закрепленным на роторе, для питания возбуждения основного генератора;
- основной трехфазный генератор (ОТГ) переменного тока, напряжение которого снимается с обмоток статора.
Результаты моделирования, представленные на рисунках 2 и 3, демонстрируют высокую динамическую устойчивость в моделируемых сценариях, соответствующую стандартам ГОСТ Р 54073–2017 или МИЛ-СТД-704Ф.
Рисунок 1. Схема бесконтактного синхронного генератора
|
Рисунок 2. Напряжения и токи на выводе генератора |
Рисунок 3. Cпектр и суммарных гармонических искажений фазного напряжения |
Процесс самовозбуждения показывает критическое демпфирование с незначительным перерегулированием. При номинальной нагрузке 30 кВт система поддерживает высокую жесткость с минимальным падением напряжения. Анализ переходного процесса во время трехфазного короткого замыкания показывает значение тока, достигающего 1500 А, однако восстановление напряжения после неисправности происходит в течении 0,2 с. Кроме того, анализ установившегося режима, выполненного на основе быстрого преобразования Фурье, подтверждает высокое качество электроэнергии с коэффициентом гармонических искажений THD = 0,71 %, что значительно превосходит требования авиационных стандартов.
Результаты моделирования подтверждают, что генератор спроектирован с высоким запасом устойчивости. Система эффективно отвечает строгим требованиям к переходным процессам и качеству электроэнергии, установленным в авиационной отрасли.
1. Kaliy, V.A. Sistema razrabotki vysokooborotnyh aviacionnyh sinhronnyh generatorov s elektromagnitnym vozbuzhdeniem: special'nost' 05.9.01 «Elektromehanika i elektricheskie apparaty» : dissertaciya na so iskanie uchenoy stepeni doktora tehnicheskih nauk / Kaliy Valeriy Alekseevich; Moskovskiy aviacionnyy institut, 2018. – 279 s.
