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分布式电推进飞机能量优化动态管理技术研究
被引量：
3
1
作者
金贤球
雷涛
+3 位作者
闵志豪
宋丽娜
张星雨
张晓斌
《电气工程学报》
CSCD
2023年第3期315-331,共17页
针对分布式混合涡轮电推进飞机电力系统动态能量管理技术开展研究,将分层模型预测控制(Model predictive control,MPC)算法用于其能量优化控制,针对分布式电推进飞机飞行功率需求的变化特点,采用了两层能量管理控制器的方法。即顶层MPC...
针对分布式混合涡轮电推进飞机电力系统动态能量管理技术开展研究,将分层模型预测控制(Model predictive control,MPC)算法用于其能量优化控制,针对分布式电推进飞机飞行功率需求的变化特点,采用了两层能量管理控制器的方法。即顶层MPC控制混合电推进飞机系统的飞行过程能量优化分配和多发电机组间、非关键载荷的投切状态等,实现燃油消耗代偿最小的目标,将优化问题等效为混合整形二次规划问题(Mixed integer quadratic programing,MIQP);底层MPC则控制双向DC-DC变换器,负责管理电池组的充放电状态和维持直流母线的电压动态平衡,利用储能装置的“削峰填谷”,改善并优化系统在飞行任务过程中的平衡工作点,同时实现飞机电网能量的动静态特性的协同控制,达到对混合电推进飞机电力系统的动态能量优化管理的目的,并与采用基于规则控制的能量管理策略进行了对比研究。最后通过建立基于RT-LAB的分布式电推进飞机电力系统硬件在环半实物仿真平台,对混合涡轮电推进飞机的分层MPC能量管理算法进行了技术验证,数字仿真和半物理试验结果表明其对于混合电推进飞机的动态能量管理具有很强的鲁棒性和操作性,验证了理论分析和设计的正确性。
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关键词
分布式混合涡轮
电推进飞机
动态能量管理技术
分层模型预测控制
混合整形二次规划(MIQP)
半物理硬件在环仿真
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职称材料
飞机电推进系统高效能电机及其驱动控制技术
被引量：
8
2
作者
张卓然
陆嘉伟
+2 位作者
张伟秋
高华敏
薛涵
《中国电机工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2024年第16期6610-6631,I0027,共23页
飞机动力系统的电气化是继机载二次能源逐步统一为电能之后航空电气化发展的重要方向和高级阶段,能够大幅提升飞机动力系统能量利用效率,是航空业绿色发展的重要途径。电机系统是飞机电推进系统的核心机电能量变换环节,高效能电机、电...
飞机动力系统的电气化是继机载二次能源逐步统一为电能之后航空电气化发展的重要方向和高级阶段,能够大幅提升飞机动力系统能量利用效率,是航空业绿色发展的重要途径。电机系统是飞机电推进系统的核心机电能量变换环节,高效能电机、电力电子变换及其驱动控制技术是电推进飞机发展的基础支撑。该文从电推进飞机动力系统架构出发,分析电推进飞机电机系统的特征与要求。总结永磁同步电机、异步电机、电励磁无刷同步电机和超导电机4种类型电机在电推进飞机上的研究和应用现状,系统讨论电推进系统中不同类型电机和电机驱动器的关键技术。最后,展望新材料、新器件、新工艺、人工智能和综合热管理等技术对电推进飞机电机及其驱动控制技术发展的推动作用。
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关键词
电推进飞机
动力系统
电
机
电
力
电
子
电
机驱动控制
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职称材料
燃料串/并联的航空SOFC-GT混合系统性能对比分析
被引量：
1
3
作者
刘禾
王静贻
+3 位作者
秦江
修心岩
姬志行
董芃
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第3期111-121,共11页
固体氧化物燃料电池-涡轮(SOFC-GT)混合系统作为电推进飞机的动力源时,会面临低温低压的大气环境以及对重量有严苛的要求,因此通过优化系统构型使得该混合系统满足航空应用是一种有效的解决方式。为此本文提出了燃料并联和串联的两种SOF...
固体氧化物燃料电池-涡轮(SOFC-GT)混合系统作为电推进飞机的动力源时,会面临低温低压的大气环境以及对重量有严苛的要求,因此通过优化系统构型使得该混合系统满足航空应用是一种有效的解决方式。为此本文提出了燃料并联和串联的两种SOFC-GT混合系统构型,并从热力循环理论、系统热力学性能以及系统功重比等方面依次对其进行了对比分析。结果表明,并联系统的热力学性能要优于串联系统,对于系统发电效率、比功和功重比分别提高3.32%,113.14%和34.04%,CO_(2)排放率降低3.22%。随压比的提升串联系统的效率存在最优点,随燃烧室温度的提升并联系统的效率持续下降。在空燃比为4~6的变化范围内,串联系统的输出功率变化幅度更大,相对并联系统为116.29%~87.11%。除此之外,虽然SOFC-GT混合系统的功重比相对较低,但基于其优异的效率,在系统能量密度方面整体要优于锂电池,这有利于提升电推进飞机的性能。
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关键词
固体氧化物燃料
电
池
燃气涡轮
发
电
系统
热力学性能
电推进飞机
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职称材料
题名
分布式电推进飞机能量优化动态管理技术研究
被引量：
3
1
作者
金贤球
雷涛
闵志豪
宋丽娜
张星雨
张晓斌
机构
西北工业大学自动化学院
西北工业大学飞机电推进技术工业和信息化部重点实验室
出处
《电气工程学报》
CSCD
2023年第3期315-331,共17页
基金
国家自然科学基金资助项目(51877178)。
文摘
针对分布式混合涡轮电推进飞机电力系统动态能量管理技术开展研究,将分层模型预测控制(Model predictive control,MPC)算法用于其能量优化控制,针对分布式电推进飞机飞行功率需求的变化特点,采用了两层能量管理控制器的方法。即顶层MPC控制混合电推进飞机系统的飞行过程能量优化分配和多发电机组间、非关键载荷的投切状态等,实现燃油消耗代偿最小的目标,将优化问题等效为混合整形二次规划问题(Mixed integer quadratic programing,MIQP);底层MPC则控制双向DC-DC变换器,负责管理电池组的充放电状态和维持直流母线的电压动态平衡,利用储能装置的“削峰填谷”,改善并优化系统在飞行任务过程中的平衡工作点,同时实现飞机电网能量的动静态特性的协同控制,达到对混合电推进飞机电力系统的动态能量优化管理的目的,并与采用基于规则控制的能量管理策略进行了对比研究。最后通过建立基于RT-LAB的分布式电推进飞机电力系统硬件在环半实物仿真平台,对混合涡轮电推进飞机的分层MPC能量管理算法进行了技术验证,数字仿真和半物理试验结果表明其对于混合电推进飞机的动态能量管理具有很强的鲁棒性和操作性,验证了理论分析和设计的正确性。
关键词
分布式混合涡轮
电推进飞机
动态能量管理技术
分层模型预测控制
混合整形二次规划(MIQP)
半物理硬件在环仿真
Keywords
Distributed hybrid electrical propulsion aircraft
dynamic energy management technology
hierarchical model predictive control
mixed integer quadratic programing
hard-in-loop test bench
分类号
V11 [航空宇航科学与技术—人机与环境工程]
TP13 [自动化与计算机技术—控制理论与控制工程]
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职称材料
题名
飞机电推进系统高效能电机及其驱动控制技术
被引量：
8
2
作者
张卓然
陆嘉伟
张伟秋
高华敏
薛涵
机构
多电飞机电气系统工信部重点实验室(南京航空航天大学)
出处
《中国电机工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2024年第16期6610-6631,I0027,共23页
基金
国家自然科学基金“叶企孙”联合基金重点项目(U2141223)。
文摘
飞机动力系统的电气化是继机载二次能源逐步统一为电能之后航空电气化发展的重要方向和高级阶段,能够大幅提升飞机动力系统能量利用效率,是航空业绿色发展的重要途径。电机系统是飞机电推进系统的核心机电能量变换环节,高效能电机、电力电子变换及其驱动控制技术是电推进飞机发展的基础支撑。该文从电推进飞机动力系统架构出发,分析电推进飞机电机系统的特征与要求。总结永磁同步电机、异步电机、电励磁无刷同步电机和超导电机4种类型电机在电推进飞机上的研究和应用现状,系统讨论电推进系统中不同类型电机和电机驱动器的关键技术。最后,展望新材料、新器件、新工艺、人工智能和综合热管理等技术对电推进飞机电机及其驱动控制技术发展的推动作用。
关键词
电推进飞机
动力系统
电
机
电
力
电
子
电
机驱动控制
Keywords
electric propulsion aircraft
power system
electric machine
power electronics
motor drive and control
分类号
V233 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
燃料串/并联的航空SOFC-GT混合系统性能对比分析
被引量：
1
3
作者
刘禾
王静贻
秦江
修心岩
姬志行
董芃
机构
哈尔滨工业大学能源科学与工程学院
哈尔滨工业大学(深圳)理学院
出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第3期111-121,共11页
基金
国家自然科学基金(52306236)
广东省教育厅青年创新人才项目(2021KQNCX271)。
文摘
固体氧化物燃料电池-涡轮(SOFC-GT)混合系统作为电推进飞机的动力源时,会面临低温低压的大气环境以及对重量有严苛的要求,因此通过优化系统构型使得该混合系统满足航空应用是一种有效的解决方式。为此本文提出了燃料并联和串联的两种SOFC-GT混合系统构型,并从热力循环理论、系统热力学性能以及系统功重比等方面依次对其进行了对比分析。结果表明,并联系统的热力学性能要优于串联系统,对于系统发电效率、比功和功重比分别提高3.32%,113.14%和34.04%,CO_(2)排放率降低3.22%。随压比的提升串联系统的效率存在最优点,随燃烧室温度的提升并联系统的效率持续下降。在空燃比为4~6的变化范围内,串联系统的输出功率变化幅度更大,相对并联系统为116.29%~87.11%。除此之外,虽然SOFC-GT混合系统的功重比相对较低,但基于其优异的效率,在系统能量密度方面整体要优于锂电池,这有利于提升电推进飞机的性能。
关键词
固体氧化物燃料
电
池
燃气涡轮
发
电
系统
热力学性能
电推进飞机
Keywords
Solid oxide fuel cell
Gas turbine
Power generation system
Thermodynamic performance
Electric propulsion aircraft
分类号
V231.1 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
分布式电推进飞机能量优化动态管理技术研究
金贤球
雷涛
闵志豪
宋丽娜
张星雨
张晓斌
《电气工程学报》
CSCD
2023
3
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
飞机电推进系统高效能电机及其驱动控制技术
张卓然
陆嘉伟
张伟秋
高华敏
薛涵
《中国电机工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2024
8
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
燃料串/并联的航空SOFC-GT混合系统性能对比分析
刘禾
王静贻
秦江
修心岩
姬志行
董芃
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
1
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职称材料
已选择
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参考文献
引证文献
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