[發明專利]一種共直流母線型飛機起動發電系統模擬方法和裝置

有效

• 申請號: 201811098409.6
• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號: CN109541458B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 蔣棟;朱磊;萊昂·托爾伯特;曲榮海
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智;曹葆青

1.一種共直流母線型飛機起動發電系統模擬裝置，其特征在于，所述模擬裝置用于飛機起動發電系統的起動和發電過程的模擬，以及在研發和測試階段對飛機的起動發電系統進行測試；所述模擬裝置包括直流供電電源(1)、起動發電機控制變流器(2)、起動發電機模擬器(3)、環流抑制電抗器(4)、起動發電機模擬器控制系統(5)和上位機(6)；

所述起動發電機控制變流器(2)與所述起動發電機模擬器(3)在直流側共同連接到所述直流供電電源(1)，在交流側通過所述環流抑制電抗器(4)相連接，所述起動發電機模擬器控制系統(5)與所述上位機(6)連接；

所述直流供電電源(1)，用于為模擬裝置提供電能，補償損耗；

所述起動發電機控制變流器(2)，用于在模擬起動過程中作為電機驅動控制器，在模擬發電過程中作為整流器；

所述起動發電機模擬器(3)，用于模擬起動發電機的端口特性；

所述環流抑制電抗器(4)，用于抑制模擬裝置中產生的環流；

所述起動發電機模擬器控制系統(5)，用于檢測三相電壓和電流信號，分別驅動和控制起動發電機控制變流器(2)和起動發電機模擬器(3)，實現起動發電機模擬器(3)模擬起動機和發電機的功能；

所述上位機(6)，用于實現起動過程和發電過程的切換控制；

所述模擬裝置實現電能雙向流動，即電能既能從起動發電機控制變流器到起動發電機模擬器，也能從起動發電機模擬器到起動發電機控制變流器。

2.如權利要求1所述的一種共直流母線型飛機起動發電系統模擬裝置，其特征在于，所述起動發電機控制變流器(2)包括6個開關器件和1個電容。

3.如權利要求1或2所述的一種共直流母線型飛機起動發電系統模擬裝置，其特征在于，所述起動發電機模擬器(3)包括6個開關器件、1組三相電抗器和1個電容。

4.如權利要求1或2所述的一種共直流母線型飛機起動發電系統模擬裝置，其特征在于，所述起動發電機模擬器控制系統(5)包括三相線電壓檢測模塊、三相線電流檢測模塊、開關驅動電路、起動發電機控制變流器控制器和起動發電機模擬器控制器。

5.如權利要求4所述的一種共直流母線型飛機起動發電系統模擬裝置，其特征在于，所述起動發電機模擬器控制系統(5)將采集的電壓和電流數據分別傳輸至起動發電機控制變流器控制器與起動發電機模擬器控制器和上位機(6)；所述上位機(6)將顯示上傳的數據，所述起動發電機控制變流器控制器與所述起動發電機模擬器控制器利用形成的控制信號分別對所述起動發電機控制變流器(2)與起動發電機模擬器(3)進行控制。

6.如權利要求5所述的一種共直流母線型飛機起動發電系統模擬裝置，其特征在于，所述上位機(6)包括實時數字信號處理器和計算機，用于實現起動過程和發電過程的切換控制，以及與起動發電機模擬器控制器、起動發電機控制變流器控制器通信的功能。

7.如權利要求4-6任一所述的一種共直流母線型飛機起動發電系統模擬裝置的模擬方法，其特征在于，包括：

(1)將模擬裝置的各個部件連接，啟動模擬裝置；

(2)根據起動發電機類型及其參數，對起動發電機進行建模，通過上位機，將得到的起動發電機的離散數學模型寫入起動發電機模擬器控制器；在模擬起動的過程中，起動發電機模擬器控制器將檢測到的起動發電機控制變流器的輸出電壓作為起動發電機模型的輸入，起動發電機模型在起動發電機模擬器控制器中進行實時計算輸出起動發電機模擬器端口的參考電流，再與起動發電機模擬器控制器采集到的實際電流比較之后進行PI調節，起動發電機模擬器控制器根據PI調節的結果改變其輸出的占空比，使起動發電機模擬器的端口電流與起動發電機模型實時計算出來的參考電流一致，以實現使用起動發電機模擬器模擬起動機的功能；

(3)在模擬起動的過程中，通過上位機，將電機驅動控制算法寫入起動發電機控制變流器控制器；起動發電機控制變流器控制器將起動發電機模擬器控制器檢測到的電壓和電流作為輸入，根據具體的電機驅動控制算法輸出占空比，使起動發電機控制變流器能夠驅動起動發電機模擬器，以實現模擬起動過程的功能；

(4)在模擬起動過程完成之后，通過上位機，將起動發電系統模擬裝置切換到模擬發電的過程，將整流控制算法寫入起動發電機控制變流器控制器；起動發電機模擬器控制器將檢測到的電壓作為輸入，起動發電機模型在起動發電機模擬器控制器中進行實時計算輸出起動發電機模擬器端口的參考電流，再與起動發電機模擬器控制器采集到的實際電流比較之后進行PI調節，起動發電機模擬器控制器根據PI調節的結果改變其輸出的占空比，使起動發電機模擬器的端口電壓與起動發電機模型實時計算出來的參考電流一致，以實現使用起動發電機模擬器模擬發電機的功能；

(5)起動發電機控制變流器控制器將起動發電機模擬器控制器檢測到的電流作為輸入，根據整流控制算法輸出占空比，使起動發電機控制變流器能夠對起動發電機模擬器的輸出進行整流，以實現模擬發電過程的功能。