一种供电系统及提高供电系统稳定性的方法技术方案

技术编号:20012155 阅读:34 留言:0更新日期:2019-01-05 21:20
本发明专利技术公开了一种供电系统,包括发电装置、整流装置、电路稳定装置和负载;所述发电装置为系统供电交流电;所述整流装置将所述发电装置发出的交流电转化为直流电后供给所述负载;所述电路稳定装置检测负载侧电流扰动,并对所述整流装置做出整流控制。该系统稳定性补偿效果有明显提高,并且对系统控制性能也有显著提升;可给出各子设备器件精确而有效的范围,考虑电力系统整体集成设计,各系统间交联关系,从而提高电气设备电能利用效率,降低设备体积重量,提高了功重比;减少了电流传感器和通讯设备的需求,进而减轻设备体积和重量,提高了功重比。

A Power Supply System and a Method to Improve the Stability of Power Supply System

The invention discloses a power supply system, which comprises a power generation device, a rectifier device, a circuit stabilizing device and a load; the power generation device supplies AC for the system; the rectifier device converts the AC generated by the power generation device into DC and supplies the load; the circuit stabilizing device detects the current disturbance on the load side and makes rectification control on the rectifier device. The compensation effect of stability of the system has been improved obviously, and the control performance of the system has also been improved remarkably. The precise and effective range of sub-devices can be given. Considering the overall integrated design of the power system and the cross-linking relationship among the systems, the power utilization efficiency of the electrical equipment can be improved, the volume weight of the equipment can be reduced, and the power-weight ratio can be increased; the current sensor and communication equipment can be reduced. The requirement reduces the volume and weight of the equipment and improves the power-weight ratio.

【技术实现步骤摘要】
一种供电系统及提高供电系统稳定性的方法
本专利技术涉及电路设计领域,尤其涉及一种供电系统及提高供电系统稳定性的方法。
技术介绍
电力系统稳定性分析是飞机电力系统总体设计的必要环节。目前,随着飞机机载电气设备的增加,尤其是电力电子变换器和电机驱动设备的大量使用,多电飞机的电气负载容量、类型、电网复杂度均较传统飞机电力系统大大提高。在多电飞机里,电环控、电作动、电防除冰等大量新增电气负载,从本质上来讲属于电力电子变换器控制的电机或电力电子变换器控制的阻性负载。单台电力电子变换器负载可按照出厂设计标准正常运行,多台同时运行时由于设备间相互耦合,影响系统整体性能,严重时可导致振荡甚至失稳发生。传统飞机在电力系统设计时仅考虑设备的电压、电流、容量、电能质量等性能指标,为了防止振荡失稳现象发生,会采用冗余量较大的发电机和变换器作为一次、二次电源,这使得多电飞机电力系统设备余量过大,导致设备重量体积较大,功率密度较小。采用考虑电力系统稳定性对飞机电力系统进行设计可对各子设备器件选型给出精确而有效的范围,考虑电力系统整体集成设计,各系统间交联关系,从而提高电气设备电能利用效率,降低设备体积重量,提高功重比。传统飞机在电力系统设计时仅考虑设备的电压、电流、容量、电能质量等性能指标,为了防止振荡失稳现象发生,会采用冗余量较大的发电机和变换器作为一次、二次电源,这使得多电飞机电力系统设备在设计时预留余量过大,导致设备重量体积较大,功率密度较小。传统飞机在在电力系统设计时从单个设备出发,根据子设备性能需求选择器件,所以从需求上位未考虑系统稳定性。采用考虑电力系统稳定性对飞机电力系统进行设计时,给出了子设备部件选取范围。为满足电力系统稳定性,给出了稳定性影响因素(即硬件设计和控制设计的选取),并在分析中给出判断,选择具体哪种型号硬件和控制方式。采用考虑电力系统稳定性,对飞机电力系统进行整体集成设计,能够提高电气设备电能利用效率,降低设备体积重量,提高功重比。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决电路中负载电流扰动的问题。为解决上述问题,本专利技术的第一方面提供了一种供电系统,包括发电装置、整流装置、电路稳定装置和负载;所述发电装置为系统供电交流电;所述整流装置将所述发电装置发出的交流电转化为直流电后供给所述负载;所述电路稳定装置检测负载侧电流扰动,并对所述整流装置做出整流控制。进一步地,其中所述整流装置为PWM整流器,所述PWM整流器包括五个PI控制环,包括d轴电流环、q轴电流环、励磁电流环、直流电压环和交流电压环。进一步地,其中所述电路稳定装置包括前馈稳定装置,所述前馈稳定装置对PWM整流器的输出变量进行观测,得到负载第一电流扰动值,将所述负载第一电流扰动值带入前馈传递函数Gsd(s)中获得第一系统稳定性补偿信号,并引入PWM整流器的q轴控制环中,对q轴电流进行补偿。进一步地,其中所述电路稳定装置还包括扩展卡尔曼滤波器EKF稳定装置,所述扩展卡尔曼滤波器EKF对负载电流扰动进行观测,得出负载第二电流扰动值,将所述负载第二电流扰动值带入所述前馈传递函数Gsd(s)中,获得第二系统稳定性补偿信号,并将所述第二系统稳定性补偿信号引入源侧PWM整流器的q轴控制环中,对q轴电流进行补偿。进一步地,其中所述前馈传递函数Gsd(s)为:vsq为主发电机定子侧q轴电压,udc为直流母线电压的实际值,τ为负载电流扰动观测值,Lq为定子q轴电感,Kip为电流环比例系数,s为拉普拉斯算子,ωc为其截止频率。根据本专利技术的另一个方面,提供了一种供电系统一种多电飞机电力系统,包括上述技术方案任一项所述的供电电源稳定系统。根据本专利技术的又一个方面,提供了一种多电飞机,包括上述技术方案所述的多电飞机电力系统。根据本专利技术的又一方面,提供了一种多电飞机,一种提高供电系统稳定性的方法,其特征在于,包括:发电装置为系统供电交流电;整流装置将所述发电装置发出的交流电转化为直流电后供给负载;电路稳定装置检测所述负载侧电流扰动,并对所述整流装置做出整流控制。进一步地,所述提高供电系统稳定性的方法还包括:电路稳定装置对整流装置的输出变量的观测,从而得到负载第一电流扰动值;将所述负载第一扰动值带入前馈传递函数Gsd(s)中,获得第一系统稳定性补偿信号;将所述第一系统稳定性补偿信号引入整流装置的q轴控制环中,对q轴电流进行补偿。进一步地,所述提高供电系统稳定性的方法还包括:电路稳定装置对负载电流扰动进行观测,得到负载第二电流扰动值;将所述负载第二电流扰动值带入前馈传递函数Gsd(s)中,获得第二系统稳定性补偿信号;将所述负载第二电流扰动值引入整流装置的q轴控制环中,对q轴电流进行补偿。本专利技术的第一方面提供了一种供电系统,包括发电装置、整流装置、电路稳定装置和负载;所述发电装置为系统供电交流电;所述整流装置将所述发电装置发出的交流电转化为直流电后供给所述负载;所述电路稳定装置检测负载侧电流扰动,并对所述整流装置做出整流控制。本专利技术的上述技术方案具有如下有益的技术效果:(1)系统稳定性补偿效果有明显提高、对系统控制性能也有显著提升;(2)可给出各子设备器件精确而有效的范围,考虑电力系统整体集成设计,各系统间交联关系,从而提高电气设备电能利用效率,降低设备体积重量,提高功重比;(3)减少了电流传感器和通讯设备的需求,进而减轻设备体积和重量,提高了功重比。附图说明图1是根据本专利技术第一实施方式的供电系统结构示意图;图2是根据本专利技术另一可选实施方式的供电系统结构示意图;图3是根据本专利技术又一可选实施方式的供电系统结构示意图;图4是根据本专利技术又一可选实施方式的供电系统结构示意图;图5是根据本专利技术又一可选实施方式的提高供电系统稳定性的方法流程图;图6是根据本专利技术另一可选实施方式的提高供电系统稳定性的方法流程图;图7是根据本专利技术又一可选实施方式的提高供电系统稳定性的方法流程图;图8是根据本专利技术又一可选实施方式的三级式同步电机及PWM整流器的统结构示意图;图9是根据本专利技术又一可选实施方式的源侧主起动/发电机PWM整流器控制示意图;图10是根据本专利技术又一可选实施方式的含负载电流扰动io的源侧PWM整流器q轴控制环示意图;图11是根据本专利技术又一可选实施方式的含扰动观测器的稳定性补偿策略结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了,下面结合具体实施方式并参照附图,对本专利技术进一步详细说明。应该理解,这些描述只是示例性的,而并非要限制本专利技术的范围。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本专利技术的概念。在附图中示出了根据本专利技术实施例的层结构示意图。这些图并非是按比例绘制的,其中为了清楚的目的,放大了某些细节,并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的,实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差,并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。显然,所描述的实施例是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中,需要说明的是,术语“第一”、“第二”、“第本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种供电系统,包括发电装置、整流装置、电路稳定装置和负载;所述发电装置为系统供电交流电;所述整流装置将所述发电装置发出的交流电转化为直流电后供给所述负载;所述电路稳定装置检测负载侧电流扰动,并对所述整流装置做出整流控制。

【技术特征摘要】
1.一种供电系统,包括发电装置、整流装置、电路稳定装置和负载;所述发电装置为系统供电交流电;所述整流装置将所述发电装置发出的交流电转化为直流电后供给所述负载;所述电路稳定装置检测负载侧电流扰动,并对所述整流装置做出整流控制。2.根据权利要求1所述的供电系统,其中所述整流装置为PWM整流器,所述PWM整流器包括五个PI控制环,包括d轴电流环、q轴电流环、励磁电流环、直流电压环和交流电压环。3.根据权利要求2所述的供电系统,其中所述电路稳定装置包括前馈稳定装置,所述前馈稳定装置对PWM整流器的输出变量进行观测,得到负载第一电流扰动值,将所述负载第一电流扰动值带入前馈传递函数Gsd(s)中获得第一系统稳定性补偿信号,并引入PWM整流器的q轴控制环中,对q轴电流进行补偿。4.根据权利要求2或3所述的供电系统,其中所述电路稳定装置还包括扩展卡尔曼滤波器EKF稳定装置,所述扩展卡尔曼滤波器EKF对负载电流扰动进行观测,得出负载第二电流扰动值,将所述负载第二电流扰动值带入所述前馈传递函数Gsd(s)中,获得第二系统稳定性补偿信号,并将所述第二系统稳定性补偿信号引入源侧PWM整流器的q轴控制环中,对q轴电流进行补偿。5.根据权利要求3或4所述的供电系统,其中所述前馈传递函数...

【专利技术属性】
技术研发人员:马跃回彦年康元丽章玄许烈王奎
申请(专利权)人:中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心中国商用飞机有限责任公司
类型:发明
国别省市:北京,11

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