Представлены результаты моделирования бесщеточного синхронного генератора (БСГ), при-меняемого в системах электропитания самолетов. Результаты моделирования во временной и частотной областях показали, что система с БСГ отличается высокой динамической устойчивостью, эффективной работой в установившемся режиме и высоким качеством напряжения, соответствующим стандартам ГОСТ Р 54073–2017 или МИЛ-СТД-704Ф
бесщеточный синхронный генератор, моделирование
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. Калий, В.А. Система разработки высокооборотных авиационных синхронных генераторов с электромагнитным возбуждением: специальность 05.9.01 «Электромеханика и электрические аппараты» : диссертация на со искание ученой степени доктора технических наук / Калий Валерий Алексеевич; Московский авиационный институт, 2018. – 279 с.
