应用于多电发动机的内装式电励磁双凸极起动/发电机系统的关键基础问题

More electric aircraft is an important developing trend in aviation technology. As a key component of the novelly developed more electric engine, aero embedded generator and embedded starter/generator have been receiving more and more attention. Doubly salient electromagnetic machine (DSEM) has the merit of compact structure which is quite similar to switched reluctance machine, meanwhile, like electrically excited synchronous machine, it owns the advantage in the flexibility of voltage regulation, so DSEM is able to construct a competitive candidate embedded generator and embedded starter/generator system. Focusing on the special requirements of high temperature, high reliability, high speed and wide speed operating range in embedded DSEM, this project investigates the key technologies of embedded DSEM for more electric engine, mainly including the matching relation of more electric engine structure and load characteristic, multi physical field integrated design technology of embedded DSEM, system control strategy, system fault types and diagnostic approach, fault-tolerant control methods, as well as the strategies of experiment verification. With the achieved essential theories and key technologies of aero embedded DSEM, this project will lay a good theoretical and technical foundation for our country embedded DSEM design and safe operation.

多电飞机是当前航空技术发展的重要趋势，多电发动机是伴随多电飞机发展起来的一种新型发动机，作为多电发动机的核心部件之一，内装式发电机与起动/发电机受到了广泛关注。电励磁双凸极电机（DSEM）同时具有开关磁阻电机结构简单与电励磁同步电机调压方便的优点，可构成一种极具发展潜力的新型内装式电机系统。本项目针对应用于多电发动机的内装式电机的高温、高速、高可靠性及宽转速范围运行的特殊要求，提出对内装式电励磁双凸极发电机、起动/发电机（以下用内装式DSEM统一表示）系统的关键基础科学问题进行研究，重点研究：内装式DSEM与多电发动机结构及负载特性的匹配关系，内装式DSEM的多物理场综合设计方法，内装式DSEM系统的控制策略、故障检测与失磁故障容错方法，以及实验验证方法，构建试验研究平台，掌握内装式DSEM系统的核心理论与关键技术，为我国发展航空多电发动机的内装式电机系统打下理论与技术基础。

多电飞机是当前航空技术发展的重要趋势，多电发动机是伴随多电飞机发展起来的一种新型发动机，作为多电发动机的核心部件之一，内装式发电机与起动发电机受到了广泛关注。电励磁双凸极电机（DSEM）同时具有开关磁阻电机结构简单与电励磁同步电机调压方便的优点，可构成一种极具发展潜力的新型内装式电机系统。本项目针对应用于多电发动机的内装式电机的高温、高速、高可靠性及宽转速范围运行的特殊要求，对内装式电励磁双凸极发电机、起动发电机（以下用内装式DSEM统一表示）系统的关键基础科学问题进行了深入的研究。.本项目全部完成了计划的六个研究内容，还根据多电发动机与内装式起动发电系统的发展趋势，扩展研究了三个内容。项目在下列几个方面取得重要创新：内装式DSEM与多电发动机结构及负载特性的匹配关系，内装式DSEM的多物理场综合设计方法、系统控制策略、故障检测与失磁故障容错方法、实验验证方法与构建试验平台，以及正弦型DSEM设计及其控制方法、DSEM的无位置传感器控制技术、适用于内装式起动发电机的双向变换器拓扑与调制技术。.本项目全部完成并超过计划考核指标。本项目在科研创新、团队建设与人才培养等均取得了很好的成果：完成了项目关键科学问题的研究，成功研制了内装式高温、高速电机样机系统，构建了内装式电机试验验证平台，发表（含提前网络发表与录用）相关论文70篇，其中国际权威期刊论文28篇，国内权威刊物论文6篇，授权发明专利28件；团队成员5人次入选国家级人才计划，6人次入选省级人才计划，项目团队入选南京航空航天大学百强科研创新团队。培养博士生14名（毕业5名）、硕士生39名（毕业26名）；培养的研究生中19人次获得全国、省级及学校的学术奖励。.本项目的研究成果为我国航空多电发动机内装式发电机、起动发电机的设计与安全运行打下了理论与技术基础，在航空等领域具有很好的应用前景。