多电飞机电力系统集成仿真技术的研究.pdf

《多电飞机电力系统集成仿真技术的研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、《电力电子》年期电路与系统控制多电飞机电力系统集成仿真技术的研究北京航空航天大学自动化学院电气系梁嘉琳周元钧沈阳飞机设计研究所董世良’,。摘要多电飞机电气负载的变化除使发电机容量增大外还给飞机的电能质量造成一系列的问题这些问题包括严重的谐波畸变、电流浪涌、噪声、甚至稳定性问题,集成仿真是解决这些问题的有效乒段。本文将就如何用仿真软件对飞机电力系统的集成仿真进行讨论,重点对典型的机载电气负载进行建模与仿真,这些负载包括机电作动器、二相脉动整流器和恒功率负载。本文还给出山这些负载组成的飞机供电系统的谐波仿真结果。关键词多电飞机电力系统集成仿真一,,一’,,,一一一,一一一引言而在

2、集成化之后再对设计进行修改将要付出相当高的现代飞机为节省能源以及改善机载系统的性能,越来代价,所以对多电飞机的供电系统建模和集成仿真分越多地采用电能取代目前飞机上的液压、气压能源。未来析具有重要的意义。“多电飞机”、“全电飞机”的概念其目标就是将原来的由川新型电气负载的变化与影响发动机直接驱动的机械、液压和气压驱动的负载更换为电多电飞机二次能源的变更导致电气负载性质发生气驱动的负载。这就意味着一方面大量电动机负载的使重大的变化,给电力系统的挑战除了容量的增大外,对用总功,。率将达到飞机整个电功率的以上川另一方面飞机电力系统的电能质量产生的危害是非常严重的电动机大部分需要调速控

3、制,即电机控制系统中必须包含主要表现在以下几个方面功率电子装置,基于功率电子技术的负载大量增加。研究大功率电动机负载的大量增加。要将机械传动、表明,在新型航空供电系统中,这些负载是影响电能质量液压传动和气压传动的负载更换为电气传动系统,将的主要因素,对飞机电力系统电能质量产生危害。大量使用电动机,这些电动机由于需要考虑效率、体积新型电气负载对电力系统产生的危害是综合效应,与重量等性能大部分将采用永磁高速电动机,电动机许多问题在多系统高度集成化之前是不容易被发现的,本项目由航空科学基金资助「《电力电子》年期电路与系统控制起,。,。动与制动的瞬间可能导致电功率几倍增加例如大的电能

4、也是大幅度变化的被称为动态负载为了保证功率的静电液作动器和机电作动器,电动电力系统质量不受到影响,规定了作动器在运行中最。。机功率达到几十千瓦这些装置的运行将给供电系统大电流不超过稳定电流的倍因此在电力作动器的仿带来严重的潮流和浪涌,影响到供电系统的稳定性,于真中,必须真实反映出作动器从电网摄取的电功率变。。,是必须考虑电源与负载之间的相容性问题化情况图为机电作动器仿真结果为作动器。,,功率电子负载的大量增加需要调速的电动机位置变化过程而为电源输人电流变化过程最大必须采用电力电子装置,加上飞机需要的其它形式二次电源需要采用功率变换器,这些都使得电力电子装置成为飞机电网的主要电

5、气负载,这种装置内大部分都采用了整流、高频斩波控制技术,给电网带来大量的噪声、高次谐波、脉动现象,大大影响着电网的质量。容性负载的增加。过去飞机的电气负载大部分是感性负载,由于功率因数是滞后的,对电网中的高次谐波不敏感。而随之而来的大量功率电子装置在电源输人端常需要采用电容滤波,或者采用电容解藕,使得这些负载对于电网呈现容性,当负载启动时等效为负作动器位皿变化过程载短路,电网产生很大电流浪涌,当电网含有高次谐波时,出现低阻抗大电流而使装置被损坏。为避免以上问题的发生,飞机电力系统对电气负载电源输人特性提出严格的要求,并且给出了部分性能指标。但是由于各电气负载功率不同,特别是飞

6、机运行中影响电能质量的是多个负载的综合效果,属于一个非常复杂的系统。仅对单个电气负载提出性能指标,还不,能保证电力系统的电能质量一定达到要求因此在电力系统研究的不同时期,分别采用集成仿真和集成试验来对电能质量进行研究。电源电流变化过程图机电作动器输入电流波形。多电飞机典型的电气负载的仿真电流正好是稳定电流的倍多电飞机将原来的由发动机直接驱动、液压驱动关于电力作动器的对电源电能质量的影响的仿真,和气压驱动的负载全部更换为电气驱动的负载,对电即电源输人阻抗特性、输人电流谐波与噪声特性的仿,,,。力系统而言负载的类型和性质都发生了很大的变化真采用与真实电路原理上完全相同的电路模块实

7、现这里对几种典型负载的仿真进行讨论。而对于电功率变化情况可以用传递函数来仿真。电力作动器负载电流特性的仿真整流装置的仿真多电飞机,飞控系统的电力作动器包括机电作动器当采用交流电源时对于需要调速的电动机控制,,,和静电液作动器是由电动机驱动机系统通常采用交一直一交功率变换器首先需要将械传动装置推动飞机舵面,而是电动机驱动液压交流电变换为直流电,即整流变换。整流电路的性能是泵,通过活塞推动舵面。和都需要速度可控该类负载对电力系统电能质量影响的重要因素。的电动机控制系统,即包含着电力电子装置,对电能质三相脉动