[發明專利]一種基于儲能裝置的飛機多余度供電系統架構

在審

• 申請號: 202111514293.1
• 申請日: 2021-12-13
• 公開（公告）號: CN114204539A
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 閻明;吳東華
• 申請（專利權）人: 陜西航空電氣有限責任公司
• 主分類號: H02J1/00
• 分類號: H02J1/00;H02J1/08;H02J9/06;H02J7/00;H02J7/14;B64D27/24;B64D47/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

本發明提出一種基于儲能裝置的飛機多余度供電系統架構，由低壓直流匯流條、高壓直流匯流條、電能存儲裝置、電能回饋控制器、電機控制器及電機構成；在飛機正常供電及負載工作時，由低壓直流匯流條與高壓直流匯流條向電機控制器及電機供電，實現電機控制及驅動功能，在電機回饋制動時通過電能回饋控制器將回饋電能存入儲能裝置進行電能存儲，實現電機能量回收功能；并且當低壓直流匯流條故障、高壓直流匯流條故障或者低壓直流匯流條故障與高壓直流匯流條同時故障時，通過多余度供電控制策略，提高直流供電系統的可靠性。

技術領域

本發明涉及飛機供電系統領域，具體為一種基于儲能裝置的飛機多余度供電系統架構。

背景技術

新型飛機大量采用多電技術，用電能逐漸去取代液壓能、氣壓能源和機械能等二次能源，使機上大多數機載設備和操縱系統都將由電能驅動，實現飛機的電氣化管理，因此整機的用電功率非常大，一般在數百千瓦到兆瓦級。而高壓直流電源系統已顯示出了明顯的技術優勢，在供電體制上采用高壓直流供電方式，能夠減輕輸電線纜的重量，擺脫恒速恒頻電源系統的恒速傳動裝置和變速恒頻電源系統的全功率電子變換裝置，使系統具有更輕的重量、更低的壽命周期費用、高的可靠性、良好的維修性、大功率發電和高的效率，其代表了未來飛機電源系統的發展方向。

現有的某型飛機主電源采用雙通道高壓直流電源系統，實現飛機大功率的供電需求，其主電源系統構型如圖1所示，飛機主電源系統包含兩臺發動機，每臺發動機分別驅動兩臺高壓直流主發電機(HVDG)，每臺(HVDG)的額定容量為65kW，輸出為270V高壓直流電壓，兩臺主發電機結構、性能相同，可以互換，且采用270V高壓直流供電體制，其中有270VDC、28VDC用電負載，實現左、右270VDC匯流條，左、右28VDC匯流條間實現互為備份，實現飛機電源余度供電，270VDC與28VDC之間無法備份。

在現有技術中，可以實現多電飛機大功率的用電需求，但現有方案也存在如下缺點：

多電飛機存在大量的高壓直流電驅負載，如環控系統、電動液壓泵、電剎車系統等，其在飛機上的負載等級較高，其中機載作動類電驅動系統在制動時會向系統產生電能回饋，現有電驅動系統多利用制動電阻將回饋能量吸收，并未進行利用，產生大量熱量需設計專用冷卻系統，給系統帶來短時散熱問題，同時嚴重制約機載電能利用，當所需功率較大時，還容易帶來系統電網電壓過高等問題。

不能將飛機在不同飛行工況下由電機多象限運行產生的“費能”進行利用，從而實現多電飛機中針對電能管理進行“削峰填谷”的調節需求及能量的高效利用，保證飛機電能供給，降低飛行能耗及提高供電系統安全性和可靠性。

發明內容

為了提高機上電能利用效率，增加關鍵負載安全工作余度，解決未來多電、全電飛機能量優化等問題，本發明提出一種基于儲能裝置的多電飛機多余度適用于高效能量利用的多電飛機的電源系統架構。

本發明的技術方案為：

一種基于儲能裝置的飛機多余度供電系統架構，由低壓直流匯流條、高壓直流匯流條、電能存儲裝置、電能回饋控制器、電機控制器及電機構成；

在飛機正常供電及負載工作時，由低壓直流匯流條與高壓直流匯流條向電機控制器及電機供電，實現電機控制及驅動功能，在電機回饋制動時通過電能回饋控制器將回饋電能存入儲能裝置進行電能存儲，實現電機能量回收功能；

電能回饋控制器同時監測低壓直流匯流條與高壓直流匯流條，當低壓直流匯流條出現故障時，由高壓直流匯流條的輸出轉化為低壓后為低壓側負載供電，而當高壓直流匯流條出現故障時，通過電能回饋控制器將低壓直流匯流條的輸出升壓后為負載運行提供高壓功能，實現供電系統的多余度供電；當在低壓直流匯流條及高壓直流匯流條同時出現故障時，電能存儲裝置通過電能回饋控制器向故障的低壓直流匯流條及高壓直流匯流條進行供電，為機上關鍵設備提供應急供電。

進一步的，低壓直流匯流條與高壓直流匯流條之間保證電流隔離，以防止任何一路電源故障時，對另一路產生沖擊。