【技术实现步骤摘要】
一种基于永磁同步电机的螺旋桨特性模拟实验装置
本专利技术涉及一种螺旋桨特性模拟实验装置。
技术介绍
随着大功率电力电子技术的日益成熟以及大功率变频调速技术的迅猛发展，以全电力推进为特征的“全电船舶”、“全电飞机”等新一代航行器的不断涌现，通过将传统航行器中相互独立的动力和电力两大系统合二为一，在简化动力系统结构的同时具有更高的功率密度和配置灵活性，代表着船舶、飞机等航行器未来的发展方向。电力推进系统是全电飞机、舰船动力系统的核心组件，对电力推进系统进行带螺旋桨功率考核是验证推进系统动静态性能指标最为有效的技术手段。通过搭建螺旋桨负载模拟装置，模拟螺旋桨的转矩并加载到电力推进系统上，使其与实际航行器的推进工况相似，可以在实验室真实地模拟航行器的实际的加载特性，进而验证作为电力推进系统核心组件的被测试推进电机的关键技术指标，达到降低电力推进系统研发技术风险的目的。以电机为负载进行螺旋桨负载特性模拟是一种较为常用的方式。其中，基于直流发电机的螺旋桨特性模拟装置是在被测试推进电机输出轴上对接一个直流发电机，直流发电机的定子端...
【技术保护点】
1.一种基于永磁同步电机的螺旋桨特性模拟实验装置，其特征在于：所述的螺旋桨特性模拟实验装置包括：模拟控制上位机(1)、永磁同步负载电机(3)、用于控制负载电机的通用变频器(2)、连轴装置(4)、用于补偿负载电机与螺旋桨转动惯量差异的惯量补偿飞轮(6)、用于支撑惯量补偿飞轮的中间侧支撑轴承(5)、模拟装置输出轴(7)、被测试电机安装支架(8)、公共安装底座(9)、被测试推进电机(10)，以及与永磁同步负载电机(3)的转子同轴安装的测速旋转变压器(11)；所述的模拟控制上位机(1)与通用变频器(2)及被测试推进电机(10)通过CAN总线连接；通用变频器(2)分别通过动力电缆与交...
【技术特征摘要】
1.一种基于永磁同步电机的螺旋桨特性模拟实验装置，其特征在于：所述的螺旋桨特性模拟实验装置包括：模拟控制上位机(1)、永磁同步负载电机(3)、用于控制负载电机的通用变频器(2)、连轴装置(4)、用于补偿负载电机与螺旋桨转动惯量差异的惯量补偿飞轮(6)、用于支撑惯量补偿飞轮的中间侧支撑轴承(5)、模拟装置输出轴(7)、被测试电机安装支架(8)、公共安装底座(9)、被测试推进电机(10)，以及与永磁同步负载电机(3)的转子同轴安装的测速旋转变压器(11)；所述的模拟控制上位机(1)与通用变频器(2)及被测试推进电机(10)通过CAN总线连接；通用变频器(2)分别通过动力电缆与交流电网和永磁同步负载电机(3)连接；永磁同步负载电机(3)的壳体固定在公共安装底座(9)上，永磁同步负载电机(3)的输出转动轴通过模拟装置输出轴(7)、中间侧支撑轴承(5)与惯量补偿飞轮(6)进行机械轴对中；惯量补偿飞轮(6)通过模拟装置输出轴(7)与被测试推进电机(10)进行机械轴对中；被测试推进电机(10)通过被测试电机安装支架(8)固定在公共安装底座(9)上；测速旋转变压器(11)安装在永磁同步负载电机(3)的转子轴上，测速旋转变压器(11)的信号输出端与通用变频器(2)的测速信号输入端连接，通用变频器(2)将采集到的转速信号通过CAN总线上传给模拟控制上位机(1)；所述的模拟控制上位机(1)根据被测试推进电机(10)的实时转速，实时计算出负载电机需要输出的负载转矩指令值，并根据负载转矩指令值计算出电流指令值，将计算出的电流指令值通过CAN总线传送给通用变频器(2)，利用通用变频器(2)所具备的电流闭环控制功能，控制永磁同步负载电机(3)输出与螺旋桨在当前转速下相同的转矩，将该转矩施加在被测试推进电机(10)上；所述螺旋桨特性模拟实验装置通过惯量补偿飞轮实现对永磁同步负载电机转动惯量与真实螺旋桨转动惯量差值的补偿，完成螺旋桨模拟装置转动惯量与真实螺旋桨惯量的匹配，实现对螺旋桨转动惯量的模拟；通过控制永磁同步负载电机的输出转矩与螺旋桨真实转矩相等，实现对螺旋桨的转矩负载特性的模拟。
2.如权利要求1所述的螺旋桨特性模拟实验装置，其特征在于：所述的螺旋桨特性模拟实验装置对螺旋桨转动惯量特性的模拟过程如下：
确定所需的惯量补偿飞轮的惯量△Ji为：
△Ji＝JP-JS
其中，△Ji为惯量补偿飞轮的转动惯量，JP为螺旋桨的转动惯量，JS为负载电机的转动惯量，转动惯量的单位为kg·m2；
根据计算得到的惯量补偿飞轮的转动惯量，选择相应转动惯量的惯量补偿飞轮，并通过机械连接方式接入中间侧支撑轴承与模拟实验装置输出轴之间，实现对螺旋桨转动惯量的模拟。
3.如权利要求1所述的螺旋桨...
【专利技术属性】
技术研发人员：张剑，温旭辉，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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