一种航空三级式发电机的内部温度预测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种航空三级式发电机的内部温度预测方法及系统，预测方法包括如下步骤：S1：生成基于电机运行状态以及汇流排侧输出电压、电流以及谐波含量与三级式电机内部损耗与分布的拟合预测模型；S2：构建航空三级式起动发电机的传热模型；将航空三级式起动发电机的分布式热源基于步骤S1简化形成齿尖面热源，在主发电机外壳轴向位置布置多个温度测点；以测点为原点，在电机径向指向轴心方向建立热路；S3：基于POD法建立定子齿尖面热源与转子单个绕组外侧表面热源的正交降阶映射模型；S4：基于S3中的正交降阶映射模型，结合S2中形成的齿尖面热源分布，得到转子绕组外侧外表面温度分布。本发明专利技术实现了对航空三级式发电机的内部温度可靠预测。内部温度可靠预测。内部温度可靠预测。

【技术实现步骤摘要】
一种航空三级式发电机的内部温度预测方法及系统


[0001]本专利技术属于机电监测
，具体涉及一种航空三级式发电机的内部温度预测方法及系统。

技术介绍

[0002]由于航空三级式发电机自身结构复杂，温度场非线性分布，其内部温度一直呈现一种黑盒状态，没有直观的检测方式能够直接探究内部温度状况。且在加工过程中也没有对于内部零件温度变化很好的预警机制。因此对航空发电机内部关键部件进行温度预测以明确内部温度与表面温度的具体情况，才能保障发电机的运行安全，并对异常温度做出及时反应。
[0003]所以，需要研究一种用于发电机内部关键部件与外壳温度对应关系的方法及系统，以提高评估内部热损耗严重程度的准确性，以及时采取必要的检修措施，避免发生过热故障，对保证安全稳定运行具有重要的意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种航空三级式发电机的内部温度预测方法及系统。
[0005]为实现上述技术目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0006]一种航空三级式发电机的内部温度预测方法，以航空三级式发电机运行状态、汇流排处电能质量监测值、机壳特定测点温度值、冷却油箱出入口流量及压力为输入参数，预测起动发电机的主发电机及主励磁机的关键部件温度参数；所述预测方法包括如下步骤：
[0007]S1：进行全任务剖面下的电磁有限元计算，基于仿真损耗分布云图绘制等值线，据此确定不同工况下航空三级式起动发电机的关键热源位置，将热源损耗的三维结果进行降阶处理，生成基于电机运行状态以及汇流排侧输出电压、电流以及谐波含量与三级式电机内部损耗与分布的拟合预测模型；
[0008]S2：构建航空三级式起动发电机的传热模型；将航空三级式起动发电机的分布式热源基于步骤S1简化形成齿尖面热源，在主发电机外壳轴向位置布置多个温度测点；以测点为原点，在电机径向指向轴心方向建立热路；
[0009]S3：进行全任务剖面下的电机稳定工况的温度场计算模型，提取定子最高侧单个齿尖面温度分布与转子绕组外侧面温度分布，将齿尖面温度云图和转子绕组外侧面温度云图分别从轴向等分为多份，并提取每份的中点温度值，基于POD法建立定子齿尖面热源与转子单个绕组外侧表面热源的正交降阶映射模型；
[0010]S4：基于S3中的正交降阶映射模型，结合S2中形成的齿尖面热源分布，得到转子绕组外侧外表面温度分布。
[0011]优选地，所述S1中电机运行状态有三相起动、单相起动或发电三种。
[0012]优选地，所述S2中在主发电机外壳轴向位置布置多个温度测点，具体为布置6n+4
个，n表示周向螺旋流道数。
[0013]优选地，所述S3中将齿尖面温度云图和转子绕组外侧面温度云图分别从轴向等分为多份，具体分为6n+4份，n表示周向螺旋流道数。
[0014]优选地，所述S2中建立的热路依次包括：机壳热阻、流道归算冷源、铁心热阻、电机铁心齿与绕组归算热源、齿尖和齿尖面热源。
[0015]本专利技术还公开了一种航空三级式发电机的内部温度预测系统，所述系统包括航空三级式起动发电机及其冷却系统、机壳温度测量系统、供油系统、供油出入口流量与压力监测系统以及计算机；
[0016]所述航空三级式起动发电机包括主发电机定子铁心的轭部与齿部、定子绕组、转子绕组；
[0017]所述供油系统包括油箱、油泵，所述油箱出口和入口与航空三级式起动发电机冷却系统相连形成冷却循环回路，并在油箱与电机的连接处设置供油出入口流量与压力监测系统；
[0018]所述航空三级式起动发电机冷却系统包括电机油冷夹套、转子轴、输液管路、供油箱、油泵、以及管路开关阀门；
[0019]所述机壳温度测量系统包括多个温度传感器，在航空三级式起动发电机机壳上侧最高点轴向方位安设多个测点；使用温度传感器进行温度值测量。
[0020]优选地，所述在航空三级式起动发电机机壳上侧最高点轴向方位安设多个测点，具体为6n+4个，n为周向螺旋流道数；即在从机壳流道覆盖的轴向长度平均设置6n个温度测点，在主发电机定子铁心对应的机壳外侧的前方与后方各设两个温度测点。
[0021]优选地，所述温度传感器为K型热电偶。
[0022]优选地，所述计算机汇总机壳温度测量系统和供油出入口流量与压力监测系统数据，控制供油系统运行，并将机壳温度测量系统和供油出入口流量与压力监测系统数据处理分析后进行显示。
[0023]本专利技术具有以下有益效果：
[0024]采用本专利技术的一种航空三级式发电机的内部温度预测方法及系统后，利用电机的外部易于采集的真实实时数据对电机内部具有复杂结构特性的关键部件的温度分布进行了计算与预测。预测算法依据电机真实物理结构搭建，可以对电机磁饱和等效应引起的非线性进行良好拟合。充分考虑了电机内部构型与多物理场耦合效应，对电机进行了简化，本方法无需考虑电机导热的各向异性，提供了一种便捷可靠、时滞性较低的温度计算方法，可有效提高电机内部热损耗严重程度的评估准确性。本专利技术创新性的提出了以定子面热源作为自变量的转子温度降阶模型，该模型基于电机的电能输出数据、温度采集数据、流量采集数据并考虑了多物理场的仿真计算，且进行了修正与迭代，模型具有一定的精确度，可以提供可靠的预测信息。
附图说明
[0025]图1为本专利技术一种航空三级式发电机的内部温度预测系统组成示意图。
[0026]图2为本专利技术一种航空三级式发电机的内部温度预测系统机壳温度测量系统在电机机壳温度测点分布示意图。
[0027]图3为本专利技术一种航空三级式发电机的内部温度预测系统电机简化示意图。
[0028]图4为本专利技术一种航空三级式发电机的内部温度预测方法的热路构成示意图。
[0029]图5为本专利技术一种航空三级式发电机的内部温度预测方法的定子面热源映射转子面热源示意图。
具体实施方式
[0030]以下结合附图对本专利技术的实施例作进一步详细描述。
[0031]一种航空三级式发电机的内部温度预测方法，以航空三级式发电机运行状态、汇流排处电能质量监测值、机壳特定测点温度值、冷却油箱出入口流量及压力为输入参数，预测起动发电机的主发电机及主励磁机的关键部件温度参数；所述预测方法包括如下步骤：
[0032]S1：进行全任务剖面下的电磁有限元计算，基于仿真损耗分布云图绘制等值线，据此确定不同工况下航空三级式起动发电机的关键热源位置，将热源损耗的三维结果进行降阶处理，生成基于电机运行状态以及汇流排侧输出电压、电流以及谐波含量与三级式电机内部损耗与分布的拟合预测模型；
[0033]S2：构建航空三级式起动发电机的传热模型；将航空三级式起动发电机的分布式热源基于步骤S1简化形成齿尖面热源，在主发电机外壳轴向位置布置多个温度测点；以测点为原点，在电机径向指向轴心方向建立热路；
[0034]S3：进行全任务剖面下的电机稳定工况的温度场计算模型，提取定子最高侧单个齿尖面温度分布与转子绕组外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空三级式发电机的内部温度预测方法，其特征在于：以航空三级式发电机运行状态、汇流排处电能质量监测值、机壳特定测点温度值、冷却油箱出入口流量及压力为输入参数，预测起动发电机的主发电机及主励磁机的关键部件温度参数；所述预测方法包括如下步骤：S1：进行全任务剖面下的电磁有限元计算，基于仿真损耗分布云图绘制等值线，据此确定不同工况下航空三级式起动发电机的关键热源位置，将热源损耗的三维结果进行降阶处理，生成基于电机运行状态以及汇流排侧输出电压、电流以及谐波含量与三级式电机内部损耗与分布的拟合预测模型；S2：构建航空三级式起动发电机的传热模型；将航空三级式起动发电机的分布式热源基于步骤S1简化形成齿尖面热源，在主发电机外壳轴向位置布置多个温度测点；以测点为原点，在电机径向指向轴心方向建立热路；S3：进行全任务剖面下的电机稳定工况的温度场计算模型，提取定子最高侧单个齿尖面温度分布与转子绕组外侧面温度分布，将齿尖面温度云图和转子绕组外侧面温度云图分别从轴向等分为多份，并提取每份的中点温度值，基于POD法建立定子齿尖面热源与转子单个绕组外侧表面热源的正交降阶映射模型；S4：基于S3中的正交降阶映射模型，结合S2中形成的齿尖面热源分布，得到转子绕组外侧外表面温度分布。2.根据权利要求1所述的一种航空三级式发电机的内部温度预测方法，其特征在于：所述S1中电机运行状态有三相起动、单相起动或发电三种。3.根据权利要求1所述的一种航空三级式发电机的内部温度预测方法，其特征在于：所述S2中在主发电机外壳轴向位置布置多个温度测点，具体为布置6n+4个，n表示周向螺旋流道数。4.根据权利要求1所述的一种航空三级式发电机的内部温度预测方法，其特征在于：所述S3中将齿尖面温度云图和转子绕组外侧面温度云图分别从轴向等...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯韵，回彦年，
申请(专利权)人：中国商用飞机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：