[發(fā)明專利]一種基于虛擬電阻補(bǔ)償直流供電系統(tǒng)穩(wěn)定性的裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811021706.0
• 申請(qǐng)日: 2018-09-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109039184A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬躍;回彥年;康元麗;章玄;許烈;王奎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司北京民用飛機(jī)技術(shù)研究中心;中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H02P9/38
• 分類號(hào): H02P9/38;H02P9/48;H02P21/16;H02P21/14
• 代理公司: 北京中政聯(lián)科專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11489
• 代理人: 陳超

一種基于虛擬電阻補(bǔ)償直流供電系統(tǒng)穩(wěn)定性的裝置及方法，所述裝置包括三級(jí)式同步電機(jī)、整流器和整流器控制單元；所述三級(jí)式同步電機(jī)與整流器連接，三級(jí)式同步電機(jī)發(fā)出的交流電通過(guò)整流器后變?yōu)橹绷麟娂虞d在負(fù)載兩端，為負(fù)載供電；所述整流器控制單元與所述整流器連接，所述整流器控制單元包括補(bǔ)償信號(hào)模塊，所述補(bǔ)償信號(hào)模塊產(chǎn)生虛擬電阻等效補(bǔ)償交流電壓的信號(hào)補(bǔ)償?shù)剿稣髌骺刂茊卧Ｉ鲜鲅b置和方法可以做到在直流供電系統(tǒng)負(fù)載突增時(shí)保持供電系統(tǒng)穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空電氣系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種基于虛擬電阻補(bǔ)償直流供電系統(tǒng)穩(wěn)定性的裝置及方法。

背景技術(shù)

電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析是飛機(jī)電力系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的必要環(huán)節(jié)。目前，隨著飛機(jī)機(jī)載電氣設(shè)備的增加，尤其是電力電子變換器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備的大量使用，多電飛機(jī)的電氣負(fù)載容量、類型、電網(wǎng)復(fù)雜度均較傳統(tǒng)飛機(jī)電力系統(tǒng)大大提高。在多電飛機(jī)里，電環(huán)控、電作動(dòng)、電防除冰等大量新增電氣負(fù)載，從本質(zhì)上來(lái)講屬于電力電子變換器控制的電機(jī)或電力電子變換器控制的阻性負(fù)載。單臺(tái)電力電子變換器負(fù)載可按照出廠設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)正常運(yùn)行，多臺(tái)同時(shí)運(yùn)行時(shí)由于設(shè)備間相互耦合，影響系統(tǒng)整體性能，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致振蕩甚至失穩(wěn)發(fā)生。

傳統(tǒng)飛機(jī)在電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)僅考慮設(shè)備的電壓、電流、容量、電能質(zhì)量等性能指標(biāo)，為了防止振蕩失穩(wěn)現(xiàn)象發(fā)生，會(huì)采用冗余量較大的發(fā)電機(jī)和變換器作為一次、二次電源，這使得多電飛機(jī)電力系統(tǒng)設(shè)備余量過(guò)大，導(dǎo)致設(shè)備重量體積較大，功率密度較小。

采用考慮電力系統(tǒng)穩(wěn)定性對(duì)飛機(jī)電力系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)可對(duì)各子設(shè)備器件選型給出精確而有效的范圍，考慮電力系統(tǒng)整體集成設(shè)計(jì)，各系統(tǒng)間交聯(lián)關(guān)系，從而提高電氣設(shè)備電能利用效率，降低設(shè)備體積重量，提高功重比。

傳統(tǒng)飛機(jī)在電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)僅考慮設(shè)備的電壓、電流、容量、電能質(zhì)量等性能指標(biāo)，為了防止振蕩失穩(wěn)現(xiàn)象發(fā)生，會(huì)采用冗余量較大的發(fā)電機(jī)和變換器作為一次、二次電源，這使得多電飛機(jī)電力系統(tǒng)設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留余量過(guò)大，導(dǎo)致設(shè)備重量體積較大，功率密度較小。傳統(tǒng)飛機(jī)在在電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)從單個(gè)設(shè)備出發(fā)，根據(jù)子設(shè)備性能需求選擇器件，所以從需求上位未考慮系統(tǒng)穩(wěn)定性。

采用考慮電力系統(tǒng)穩(wěn)定性對(duì)飛機(jī)電力系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，給出了子設(shè)備部件選取范圍。為滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，給出了穩(wěn)定性影響因素(即硬件設(shè)計(jì)和控制設(shè)計(jì)的選取)，并在分析中給出判斷，選擇具體哪種型號(hào)硬件和控制方式。采用考慮電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，對(duì)飛機(jī)電力系統(tǒng)進(jìn)行整體集成設(shè)計(jì)，能夠提高電氣設(shè)備電能利用效率，降低設(shè)備體積重量，提高功重比。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于虛擬電阻補(bǔ)償直流供電系統(tǒng)穩(wěn)定性的裝置和方法，以穩(wěn)定直流供電系統(tǒng)，可以做到在直流供電系統(tǒng)負(fù)載突增時(shí)保持供電系統(tǒng)穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的第一方面提供了一種基于虛擬電阻補(bǔ)償直流供電系統(tǒng)穩(wěn)定性的裝置，包括：三級(jí)式同步電機(jī)、整流器和整流器控制單元；

所述三級(jí)式同步電機(jī)與整流器連接，三級(jí)式同步電機(jī)發(fā)出的交流電通過(guò)整流器后變?yōu)橹绷麟娂虞d在負(fù)載兩端，為負(fù)載供電；

所述整流器控制單元與所述整流器連接，所述整流器控制單元包括補(bǔ)償信號(hào)模塊，所述補(bǔ)償信號(hào)模塊產(chǎn)生虛擬電阻等效補(bǔ)償交流電壓的信號(hào)補(bǔ)償?shù)剿稣髌骺刂茊卧鲅a(bǔ)償交流電壓v_sc為：

其中，u_dc為直流母線電壓，i_dc為直流母線電流，R為并聯(lián)在直流母線上的所述虛擬電阻。

進(jìn)一步地，所述整流器控制單元包括5個(gè)PI控制環(huán)，分別為d軸電流環(huán)、q軸電流環(huán)、勵(lì)磁電流環(huán)、直流電壓環(huán)和交流電壓環(huán)；所述補(bǔ)償信號(hào)模塊連接到交流電壓環(huán)的位置。

進(jìn)一步地，所述直流供電系統(tǒng)穩(wěn)定滿足的條件為：