一种飞机地面电源线缆压降补偿的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种飞机地面电源线缆压降补偿的控制方法，属于飞机地面服务的技术领域，该方法包括：对各个单相逆变器的线缆输出端分别建立数学模型，并得到d‑q轴系下线缆电压平衡关系；对线缆输出端的各个单相电压进行采样计算，并分别与线缆输出端各相的电压给定值比较后，经过补偿环PI调节器，得到输电线缆上各相的压降电压u

A control method of voltage drop compensation for ground power supply cable of aircraft

【技术实现步骤摘要】
一种飞机地面电源线缆压降补偿的控制方法
本专利技术属于飞机地面服务的
，具体而言，涉及一种飞机地面电源线缆压降补偿的控制方法。
技术介绍
由于近年来对飞机场的“油改电”项目的进行，飞机地面电源逐步广泛应用于各大机场。三相逆变器作为飞机地面电源的关键设备，是为飞机供电的核心。中频逆变器作为电源与飞机的桥接设备，其必须具备输出高质量电压波形的能力，所以输出电压为整个设备的控制对象。静止地面电源在为飞机供电的过程中，两者相连的电缆由于长距离输电与阻抗等原因，将产生电压压降。该压降将会使飞机上的电气设备工作在欠压状态，造成不同的影响与损坏，故需进行线缆压降补偿。针对静止地面电源在为飞机供电的过程中，两者相连的电缆由于长距离输电与阻抗等原因，将产生电压压降。传统线缆压降补偿的方法是通过线缆阻抗补偿，即先算出线缆的阻抗，再通过系统输出，以电流乘以阻抗得出线缆损耗的电压，最后进行电压补偿。此种方法需要分步进行，并且如果更换了线缆过后，需要重新计算阻抗与补偿的电压值，然后重新补偿，方法繁琐、不便捷，并且补偿的电压值存在误差。
技术实现思路
鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种飞机地面电源线缆压降补偿的控制方法通过对线缆输出电压进行采样并与线缆输出给定值进行比较，将结果与逆变器输出的基准电压进行叠加来完成电压补偿，以达到在解决线缆压降的同时，保证了负载电压稳定的目的。本专利技术所采用的技术方案为：一种飞机地面电源线缆压降补偿的控制方法，在飞机地面电源的输电线缆中采用三相六桥臂并联逆变器，该三相六桥臂并联逆变器中上下同桥臂组成单相逆变器，该控制方法包括：对各个单相逆变器的线缆输出端分别建立数学模型，并得到d-q轴系下线缆电压平衡关系；对线缆输出端的各个单相电压进行采样计算，并分别与线缆输出端各相的电压给定值比较后，经过补偿环PI调节器，得到输电线缆上各相的压降电压udown；判断输出接触器是否闭合与输电线缆是否有输出电压，若均为是，则需要对输电线缆进行压降补偿；若任一为否，则不需要进行压降补偿；获取压降补偿后的新输出电压给定值基于所述线缆电压平衡关系和新输出电压给定值对三相六桥臂并联逆变器控制，其中，计算公式如下：其中，eref为三相六桥臂并联逆变器的输出电压给定值。进一步地，所述建立数学模型的方法如下：获取线缆输出端单相的等效模型，在等效模型中以Rl为线缆电阻，Ll为线缆电感，RN为中性线电阻，LN为中性线电感，ea为逆变器输出端电压，ua为线缆输出端电压，ia为线缆输出端电流；令MaN为Ll、LN的耦合系数且ea＝eα；通过eα延时1/4周期构造一个虚拟正交分量eβ，使其与单相固有量eα形成两相静止坐标轴系，对两相静止坐标轴系进行变换，以得到d-q轴系下线缆电压平衡关系为：将线缆输出端电流在d轴分量和q轴分量id、iq等效到变压器一次侧为iid、iiq，公式如下：其中，ed、eq分别为ea的d轴分量和q轴分量；ud、uq分别为ua的d轴分量和q轴分量；id、iq分别为ia的d轴分量和q轴分量；w表示在频率f下的角速度且w＝2πf；Kt表示变压器变比；表示did、diq对时间t求微分；L＝Ll+LN-2MaN；R＝Rl+RN。进一步地，获取输电线缆上的压降电压udown的方法如下：将线缆输出端电压ua的d轴分量ud和线缆输出端电压给定值ua_ref的d轴分量ud_ref进行比较后得到差值，该差值经过补偿环PI调节器计算后，得到压降ud_down；将线缆输出端电压ua的q轴分量uq和线缆输出端电压给定值ua_ref的q轴分量uq_ref进行比较后得到差值，该差值经过补偿环PI调节器计算后，得到压降uq_down；通过压降ud_down和压降uq_down得到线缆输出端电压单相的压降udown。进一步地，所述补偿环PI调节器的计算公式为：其中，Klp、Kli分别为补偿控制环路中补偿环PI调节器的比例系数与积分系数。进一步地，所述判断输电线缆是否有输出电压的逻辑如下：采样获取当前时刻输出的瞬时电流i(k)，上一时刻输出的瞬时电流i(k-1)；，逆变系统输出端电压的有效值ea_rms，线缆输出端电压的有效值ua_rms；计算u'＝ea_rms-ua_rms、i'＝i(k)-i(k-1)；若i′≠0且u′≤10，则输出逻辑判定H＝1，则判定此时输出接触器已闭合，需要进行线缆电压补偿，补偿电压为udown；否则判定输出接触器未闭合，输出逻辑判定H＝0，不需要线缆电压补偿，补偿电压为0。进一步地，通过电压环路控制模型得到PWM控制电压，PWM控制电压通过驱动电路对三相六桥臂并联逆变器控制，以提高三相六桥臂并联逆变器的输出电压，且电压环路控制模型中代入新输出电压给定值的d轴分量和q轴分量ed、eq、iid以及iiq进行计算。进一步地，所述电压环路控制模型中包括电压环PI调节器，该电压环PI调节器的计算公式为：其中，Kvp、Kvi分别为电压环PI调节器的比例系数和积分系数。本专利技术的有益效果为：1.采用本专利技术所公开的飞机地面电源线缆压降补偿的控制方法，输出线缆的补偿电压由线缆输出电压进行反馈补偿，由各相的线缆输出电压(ua、ub、uc)控制各相逆变系统输出端电压(ea、eb、ec)，进而提高逆变器的输出电压，在补偿过程中，受负载突变的影响较小，动态响应更加快速，并且补偿的物理意义更加明确，更加方便简洁；能够在最多30％不平衡负载下，正常提供115V±1％的电压，有效的解决了不平衡负载问题，同时，也能够满足飞机设备的用电标准，降低了飞机设备运行风险，解决了线缆压降的问题，保证了负载电压的稳定。附图说明图1是本专利技术所提供的飞机地面电源线缆压降补偿的控制方法中三相六桥臂并联逆变器的电路拓扑图；图2是图1中A相的单相逆变器电路拓扑图；图3是图2的输出线缆等效模型电路拓扑图；图4是本专利技术所提供的飞机地面电源线缆压降补偿的控制方法中补偿电压的控制框图；图5是本专利技术所提供的飞机地面电源线缆压降补偿的控制方法中补偿电压判断的控制框图；图6是本专利技术所提供的飞机地面电源线缆压降补偿的控制方法中补偿电压判断逻辑示意图；图7是本专利技术所提供的飞机地面电源线缆压降补偿的控制方法中电压环路控制模型的控制框图；图8是本专利技术所公开的飞机地面电源线缆压降补偿的控制方法的补偿控制框图；图9是本专利技术所公开的飞机地面电源线缆压降补偿的控制系统的补偿示意图。具体实施方式下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞机地面电源线缆压降补偿的控制方法，在飞机地面电源的输电线缆中采用三相六桥臂并联逆变器，该三相六桥臂并联逆变器中上下同桥臂组成单相逆变器，其特征在于，该控制方法包括：/n对各个单相逆变器的线缆输出端分别建立数学模型，并得到d-q轴系下线缆电压平衡关系；/n对线缆输出端的各个单相电压进行采样计算，并分别与线缆输出端各相的电压给定值比较后，经过补偿环PI调节器，得到输电线缆上各相的压降电压u

【技术特征摘要】
1.一种飞机地面电源线缆压降补偿的控制方法，在飞机地面电源的输电线缆中采用三相六桥臂并联逆变器，该三相六桥臂并联逆变器中上下同桥臂组成单相逆变器，其特征在于，该控制方法包括：
对各个单相逆变器的线缆输出端分别建立数学模型，并得到d-q轴系下线缆电压平衡关系；
对线缆输出端的各个单相电压进行采样计算，并分别与线缆输出端各相的电压给定值比较后，经过补偿环PI调节器，得到输电线缆上各相的压降电压udown；
判断输出接触器是否闭合与输电线缆是否有输出电压，若均为是，则需要对输电线缆进行压降补偿；若任一为否，则不需要进行压降补偿；
获取压降补偿后的新输出电压给定值基于所述线缆电压平衡关系和新输出电压给定值对三相六桥臂并联逆变器控制，其中，计算公式如下：
其中，eref为三相六桥臂并联逆变器的输出电压给定值。


2.根据权利要求1所述的飞机地面电源线缆压降补偿的控制方法，其特征在于，所述建立数学模型的方法如下：
获取线缆输出端单相的等效模型，在等效模型中以Rl为线缆电阻，Ll为线缆电感，RN为中性线电阻，LN为中性线电感，ea为逆变器输出端电压，ua为线缆输出端电压，ia为线缆输出端电流；令MaN为Ll、LN的耦合系数且ea＝eα；
通过eα延时1/4周期构造一个虚拟正交分量eβ，使其与单相固有量eα形成两相静止坐标轴系，对两相静止坐标轴系进行变换，以得到d-q轴系下线缆电压平衡关系为：



将线缆输出端电流在d轴分量和q轴分量id、iq等效到变压器一次侧为iid、iiq，公式如下：



其中，ed、eq分别为ea的d轴分量和q轴分量；ud、uq分别为ua的d轴分量和q轴分量；id、iq分别为ia的d轴分量和q轴分量；w表示在频率f下的角速度且w＝2πf；Kt表示变压器变比；表示did、diq对时间t求微分；L＝Ll+LN-2MaN；R＝Rl+RN。


3.根据权利要求2所述的飞机地面电源线缆压降补偿的控制方法，其特征在于，获取输电线缆上的压降电压udown的方法如下：
将线缆输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：周星宏，郑尧，韩鹤光，
申请(专利权)人：四川航电微能源有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51