有源功率因数校正可用于减小飞机配电系统中的输入谐波。可在配电系统中放置一个或多个功率因数校正单元(70)以描绘输入信号的轮廓。每个功率因数校正单元(70)可包括诸如AC-DC变换器的变换器，并可放置在负载输入侧的电力系统母线(86)中。在实施例中，PFC单元可包括具有用于谐波消除的有源功率因数校正的升压整流器拓扑结构。功率因数控制电路(72)被配置成输出用于功率因数校正单元(70)的控制信号，该控制信号根据整流器的DC输出的谐波来产生。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求在2012年6月22日提交的美国临时专利申请No.61/663,288的权益。
本公开一般涉及飞机配电系统，包括配电系统内的有源功率因数校正。
技术介绍
一般来说，飞机工业趋向于通过将液压和气动致动系统替换成电致动系统来开发多电飞机(MEA)，从而增加了对飞机发电和配电系统的需求。例如，必须越来越多地考虑诸如瞬时负载、无功负载、其它非线性负载和电流谐波的系统压力，以确保所有电气部件的正常运行。此外，飞机工业还趋向避开调频发电机，而趋向于变频(又称为无序(wild)频率)发电机。来自这种无序频率发电机的输入源电压可在例如350Hz到800Hz的范围内变化，导致在较高频率处变压器的增加功率损失以及在较低频率处的饱和效应。瞬时负载(即短持续时间运行的负载)增加飞机电力系统的峰值功率需求超过该系统的平均功率需求。如果飞机发电机对来自这些负载的快速变化响应太慢，则非常高的瞬时负载同样可以使电力系统不稳定。对于瞬时负载的峰值需求而适当以大小排列发电机和配电系统可导致沉重且昂贵的系统。无功负载包括直接连接到飞机电力母线的电容性与电感性负载。这种无功负载可将无功功率增加到电力系统中或从电力系统中减少无功功率，从而增加了发电和配电系统所需的最大输出容量(即KVA等级)。例如由AC-AC功率变换引起的电流谐波可产生电介质应力，使电缆和变压器过热，使保护装置跳闸，并在极端条件下产生电压不稳定。除此之外，传统系统不能充分地考虑输入电流谐波。图1是传统配电系统10的实施例的方框视图。传统系统10可包括交流(AC)电源12、三相整流器14、DC连接电容器16、逆变器18、电机20和机械负载22。整流器14和逆变器18可一前一后地用作AC-AC变换器以为耦接到机械负载22的电机20提供合适的输入波形。机械负载22例如仅可以是诸如用于飞行操纵面的致动器的飞机致动器。整流器14和逆变器18的AC-AC转换可将显著的电流谐波注入到AC电力输入上，并相应地注入到可从AC电源12汲取功率的其它部件的输入上。图2A-2B是示出输入电压24、输入电流26和可在AC电力母线上引入的输入谐波的绘图。如所示的，电压24和电流26可彼此异相，且五次(5th)谐波28、七次(7th)谐波30和更高次的奇次谐波可具有显著幅值。如上所述，这种谐波可对在配电系统上的部件产生不利影响。在一些其它的传统飞机配电系统中，高压DC由变压器整流器单元(TRU)或自耦变压器整流器单元(ATRU)在固定频率或变频发电机的输出上产生。TRU或ATRU可能会非常沉重且昂贵。当非线性负载增加时，注入到输入上的谐波显著地增加由TRU或ATRU单元添加的权重，并使得难以满足功率密度目标。
技术实现思路
本公开包括用于解决在诸如多电飞机(MEA)的飞机中的一个或多个电力质量问题的技术和结构。针对传统配电系统中的上述记载的缺点中的一个或多个的一种解决方案是有源功率因数校正。在有源功率因数校正的实施例中，功率因数校正单元可包括交流(AC)输入，其被配置成接收AC电力；以及整流器，其具有与AC输入电耦接的输入，并提供直流(DC)输出。功率因数校正单元可进一步包括功率变换器，其具有与整流器的DC输出电耦接的输入；以及功率因数控制电路，其被配置成控制功率因数校正单元的功率因数；该功率因数控制电路被配置成输出用于功率变换器的控制信号；所述控制信号根据整流器的DC输出的谐波来产生。用于飞机的配电系统可包括被配置成接收AC电力的交流(AC)输入以及两个或多个功率因数校正单元。每个功率因数校正单元可包括整流器，其具有与AC输入电耦接的输入并提供直流(DC)输出；功率变换器，其具有与整流器的DC输出电耦接的输入；以及功率因数控制电路，其被配置成控制所述功率因数校正单元的功率因数，该功率因数控制电路被配置成输出用于功率变换器的控制信号，该控制信号根据整流器的DC输出的谐波来产生。可将两个或更多个功率因数校正单元共同配置成提供共同的DC输出。配电方法可包括接收交流(AC)输入；采用整流器将AC输入变换成直流(DC)信号；采用功率变换器根据DC信号生成DC输出；以及根据DC信号的谐波采用功率因数控制电路控制功率变换器。附图说明现将参考附图以示例方式描述本专利技术的实施例，其中：图1是传统配电系统的方框视图。图2A-2B是示出图1的功率变换器的示例性输入电力电压、输入电流和输入谐波含量的绘图。图3是根据本公开方面的飞机配电系统实施例的方框图。图4是可能发现与诸如图3所示的系统关联使用的功率因数校正(PFC)单元的实施例的方框图。图5是示出PFC单元的一部分的示例性输出功率特性的绘图。图6是示出可由PFC单元施加的示例性功率因数校正算法的方框图。图7是示出图6所示类型的功率因数校正算法的电压矢量子功能实施例的方框图。图8是可与诸如在图7中示出的电压矢量子功能结合使用的虚拟接地示意视图。图9是示出诸如在图6中示出的功率因数校正算法的六次谐波子功能的示例性实施例的方框图。图10是示出诸如在图6中示出的功率因数校正算法的电流限制子功能的实施例的方框图。图11A-11B是示出合并功率因数校正功能的功率变换器的输入功率电压、电流和谐波含量的绘图。图12是模块化分布式功率因数校正单元架构的实施例的示意视图。图13是示出用于图12的模块化分布式功率因数校正单元的分流算法的实施例的方框图。具体实施方式现将详细参考本公开的实施例，其示例在本文中描述并在附图中示出。当将结合实施例描述本专利技术时，应当理解实施例不旨在将本专利技术限制成这些实施例。相反地，本专利技术旨在覆盖替代、修改和等效变换包括在由所附权利要求所限定的本专利技术的精神和范围之内。图3为被示出耦接到发动机42和发电机44的飞机配电系统40的实施例的方框图。发电机44例如可以是但不限于无序频率发电机。配电系统40可包括三相AC电力母线46、两个功率因数校正(PFC)单元48、DC电力母线52、DC-DC变换器54、若干致动器控制56、若干无刷DC(BLDC)和AC(BLAC)致动器负载58、高电压DC(HVDC)负载60以及高电压AC(HVAC)负载62。一般除了PFC单元48，系统40的许多部件可包括本领域技术中已知的传统部件。采用实施例，可提供PFC单元48或将其本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种功率因数校正单元，包括：交流(AC)输入，其被配置成接收AC电力；整流器，其具有与AC输入电耦接的输入并且提供直流(DC)输出；功率变换器，其具有与整流器的DC输出电耦接的输入；以及功率因数控制电路，其被配置成控制所述功率因数校正单元的功率因数，该功率因数控制电路被配置成输出用于功率变换器的控制信号，该控制信号根据整流器的DC输出的谐波产生。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.22 US 61/663,2881.一种功率因数校正单元，包括：
交流(AC)输入，其被配置成接收AC电力；
整流器，其具有与AC输入电耦接的输入并且提供直流(DC)输出；
功率变换器，其具有与整流器的DC输出电耦接的输入；以及
功率因数控制电路，其被配置成控制所述功率因数校正单元的功率因
数，该功率因数控制电路被配置成输出用于功率变换器的控制信号，该控
制信号根据整流器的DC输出的谐波产生。
2.如权利要求1所述的功率因数校正单元，其中谐波包括整流器的DC
输出的六次谐波。
3.如权利要求1所述的功率变换器，其中功率变换器是DC-DC变换器。
4.如权利要求3所述的功率因数校正单元，其中功率变换器是升压变
换器。
5.如权利要求4所述的功率因数校正单元，其中功率因数控制电路被
配置成生成控制信号以在非连续导通模式中操作升压变换器。
6.如权利要求1所述的功率因数校正单元，其中控制信号包括脉冲宽
度调制控制信号。
7.如权利要求1所述的功率因数校正单元，其中整流器包括三相桥式
整流器。
8.如权利要求1所述的功率因数校正单元，其中功率因数控制电路被
配置成输出控制信号以使功率变换器输出DC电压，所述DC电压高于功率
因数校正单元的额定电压25％或更多，该额定电压根据AC输入来确定。
9.如权利要求1所述的功率因数校正单元，进一步包括电压传感器，
该电压传感器被配置成测量整流器的输入电压并且向功率因数控制电路提
供所测量的输入电压。
10.一种配电系统，该配电系统用于飞机，所述配线系统包括：
交流(AC)输入，其被配置成接收AC电力；
两个或多个功率因数校正单元，每个功率因数校正单元包括：
整流器，其具有与AC输入电耦接的输入...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·A·米尔，J·涅利，S·西利，D·多尔蒂，A·汤普森，P·托雷斯，J·布罗德韦尔，T·布莱尔，
申请(专利权)人：伊顿公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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