【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电气工程，具体涉及多电飞机高压直流供电系统的自适应协调控制方法
技术介绍
1、随着多电、全电技术的发展，电能逐渐取代传统机械、液压能成为飞机二次能源。这提高了飞机能源系统的可靠性和可维护性，但同时各类机载用电设备数量也因此急剧上升，飞机新型电气化负载呈现大功率、强脉动、多时间尺度的特性。因此，在电源侧增加高能量特性的锂电池和高功率特性的超级电容组成的混合储能系统来平抑脉动功率。
2、混合储能系统的控制策略一般采用分频控制的方法。对于发电机-锂电池-超级电容混合供电系统，发电机仅提供低频功率，从而避免发电机输出功率脉动大、发热严重的问题；锂电池和超级电容则分别响应中频和高频分量以充分发挥各自的性能优势。常见的分频策略分为集中式和分布式两种，其中基于下垂控制的分布式控制策略凭借其即插即用的特性而被广泛应用，并在此基础上增加储能荷电状态调节、电压恢复调节等环节进行控制策略的优化。
3、目前对于混合储能系统虚拟阻抗下垂控制的阻抗参数通常通过离线全局规划设计，并不适合运行工况多变、负载脉动存在不确定性的情况。且尽管现在有些研究通过增加储能荷电状态调节对控制策略进行优化，但是这些优化调节大多数基于稳态情况下，通过调节发电机与储能装置之间的差值实现soc调节，因而无法保证脉动负载过程中储能装置荷电状态处于正常范围。
技术实现思路
1、本文所要解决的技术问题是针对目前现有技术中的缺陷，提出一种飞机高压直流供电系统的发电机-混合储能自适应协调控制方法。本专利技术
2、本专利技术为实现上述目的提供如下技术方案：
3、本专利技术提供了一种多电飞机高压直流供电系统的自适应协调控制方法，所述高压直流供电系统包括发电机、电池组、超级电容组。所述发电机整流滤波后接入270v汇流条；所述电池组及超级电容组经双向buck/boost变换器接入270v汇流条；用电负载则等效为电流源直接与270v汇流条相连；所述高压直流供电系统自适应协调控制方法基于虚拟阻抗下垂控制进行推导，通过优化算法在线求解虚拟阻抗系数，完成三者间的动态功率分配。其特征在于，包括：
4、步骤(1)、在各供电单元控制回路前侧引入虚拟阻抗组合，保证负载功率按不同供电单元的供电特性合理分频分配；
5、步骤(2)、建立自回归移动平均(arima)负荷预测模型，为动态功率分配提供未来的负载信息；
6、步骤(3)、根据等效消耗最小策略，求解实时最优截止频率，调整虚拟阻抗系数。其中，在目标函数中引入soc偏移的惩罚项，以保证soc处于健康工作状态。
7、步骤(4)、在各控制回路中加入二次电压控制环，消除下垂阻抗引起的电压偏差，抑制环流问题。
8、本专利技术的多电飞机高压直流供电系统的自适应协调控制方法与现有控制方法相比，有以下作用：
9、本专利技术中基于优化的虚拟阻抗系数自适应调整方法，在实现功率合理分频分配的同时减小燃料消耗，且通过目标函数中储能荷电状态监测的引入保证了脉动负载过程中储能始终处于健康工作状态，提高了系统的可靠性和经济性。同时，负荷预测模型的引入，取代了现有设计中的固定负载值，提高了强脉动负载条件下动态功率分配的性能。且基于线性自抗扰的二次电压控制环，实现了负载突变情况下汇流条电压的快速无超调恢复。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种多电飞机高压直流供电系统的自适应协调控制方法，所述高压直流供电系统包括发电机、电池组、超级电容组；所述发电机经整流滤波电路后接入270V汇流条；所述电池组及超级电容组分别经双向BUCK/BOOST变换器接入270V汇流条；用电负载等效为电流源直接与270V汇流条相连；所述高压直流供电系统自适应协调控制方法基于虚拟阻抗下垂控制进行推导，通过优化算法在线求解虚拟阻抗系数，完成三者间的动态功率分配，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种多电飞机高压直流供电系统的自适应协调控制方法，其特征在于，所述步骤(1)包括：在发电机、电池、超级电容侧分别引入不同形式的虚拟阻抗组合，使得发电机、电池、超级电容输出电流分别为负载电流的低频、中频、高频分量，即发电机、电池、超级电容的频率响应范围分别为[0，ω1]、[ω1，ω2]、[ω2，+∞]，所述发电机、电池、超级电容的电流表达式为：
3.根据权利要求1所述的一种多电飞机高压直流供电系统的自适应协调控制方法，其特征在于，所述步骤(2)包括：采样历史负载功率信息，取自回归模型阶数p、移动平均模型阶数q、差分阶数
4.根据权利要求1所述的一种多电飞机高压直流供电系统的自适应协调控制方法，其特征在于，所述步骤(3)包括：所述截止频率的优化问题的目标是实时降低等效总燃料消耗，目标函数J如下：
5.根据权利要求4所述的一种多电飞机高压直流供电系统的自适应协调控制方法，其特征在于，所述步骤(3)包括：某一时刻的燃料消耗基于ECMS计算，由发电机燃料消耗和混合储能的等效燃料消耗组成，t时刻的燃料消耗表达式如下：
6.根据权利要求5所述的一种多电飞机高压直流供电系统的自适应协调控制方法，其特征在于，所述步骤(3)包括：发电机、锂电池和超级电容分别响应的功率分量由各自的电流表达式离散化和所述步骤(2)的未来的负载信息推导得到：
7.根据权利要求5所述的一种多电飞机高压直流供电系统的自适应协调控制方法，其特征在于，所述步骤(3)包括：等效燃料消耗计算精度取决于等效因子ef，根据当前的SOC状态实时调整ef，ef与SOC的关系为：
8.根据权利要求1所述的一种多电飞机高压直流供电系统的自适应协调控制方法，其特征在于，所述步骤(4)包括：将线性自抗扰控制引入二次电压控制设计中，将下垂控制引起的电压偏差ΔUdc作为扰动并通过线性自抗扰控制对电压偏差ΔUdc进行补偿。
...【技术特征摘要】
1.一种多电飞机高压直流供电系统的自适应协调控制方法，所述高压直流供电系统包括发电机、电池组、超级电容组；所述发电机经整流滤波电路后接入270v汇流条；所述电池组及超级电容组分别经双向buck/boost变换器接入270v汇流条；用电负载等效为电流源直接与270v汇流条相连；所述高压直流供电系统自适应协调控制方法基于虚拟阻抗下垂控制进行推导，通过优化算法在线求解虚拟阻抗系数，完成三者间的动态功率分配，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种多电飞机高压直流供电系统的自适应协调控制方法，其特征在于，所述步骤(1)包括：在发电机、电池、超级电容侧分别引入不同形式的虚拟阻抗组合，使得发电机、电池、超级电容输出电流分别为负载电流的低频、中频、高频分量，即发电机、电池、超级电容的频率响应范围分别为[0，ω1]、[ω1，ω2]、[ω2，+∞]，所述发电机、电池、超级电容的电流表达式为：
3.根据权利要求1所述的一种多电飞机高压直流供电系统的自适应协调控制方法，其特征在于，所述步骤(2)包括：采样历史负载功率信息，取自回归模型阶数p、移动平均模型阶数q、差分阶数d，利用matlab的arima()函数将历史负载功率建模为自回归移动平均负荷预测模型，预测未来的负载信息；所述自回归移动平均负荷预测...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨善水，顾伶荣，王莉，殷子涵，郑聪，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。