[发明专利]一种能量回馈型飞机电气负载模拟方法

说明书

技术领域

本发明属于航空电气系统领域，尤其涉及一种包括负载模拟器和并网逆变器的能量回馈型飞机电气负载模拟方法和装置。

背景技术

目前，飞机电气模拟负载一种为阻感负载，不仅调节不便，难以精确控制，负载大小以及参数均会随着负载以及环境温度的变化而变化，而且造成大量的电能转化为热能散失而浪费，加上需要的冷却设备，不仅需要多余的空间，更需要额外的运营成本，并且会对环境产生噪音污染。随着宽体飞机和多电飞机研究的推进，飞机电气负载的数目和种类较传统飞机有了量级的增长。空客A350的总发电容量已达550kVA，波音B787的总发电容量更是达1.45MW，而目前飞机的电气模拟负载一种为阻感负载，还有一部分的专用设备电子负载。而这种专用设备电子负载通用性不强。而电气负载模拟是飞机电气系统前期设计中不可缺少的重要部分。飞机上的起发系统、配电系统等在前期实验室论证阶段都需要带载进行实验，而在实验室论证阶段采用真实负载不仅费时费力，耗资巨大，而且往往是难以实现的。通过模拟的电气负载代替真实负载来进行算法验证、测试相关系统特性功能并为后续实物调试积累经验，缩短研制周期，降低研发成本。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种更加新型、绿色环保、通用型的模拟电气负载。在飞机的实验室详细设计阶段，这种能量回馈型飞机电气负载模拟装置可以通过程序灵活模拟各种负载，同时适用于直流电源和交流电源，包括任意功率因数的线性负载、任意波形的非线性负载，如阻性负载、容性负载、感性负载、电动机、发电机等，而且还能将模拟负载吸收的电能大部分回馈电网，节约电能的能量回馈型飞机电气负载模拟方法和装置。

本发明的技术方案是：一种能量回馈型飞机电气负载模拟装置，该模拟装置主要用于飞机上各种电气负载的模拟，用于飞机电气系统概念设计阶段、初步设计阶段和详细设计仿真阶段，模拟装置包括：用于将合适电压或电流提供给综合电源并将电网与模拟装置物理隔离的隔离变压器，用于提供电气负载的电压源的综合电源、用于模拟电气负载的电气负载模拟装置组成。

进一步，所述电气负载模拟装置包括负载模拟器、并网逆变器、负载特性控制器、电容、PWM整流电抗器和断路器；

其中：

所述负载特性控制器，用于实时模拟仿真并输出模型负载的各种电气特性，包括电流或电压等；所述负载特性控制器与所述负载模拟器和并网逆变器控制连接；

所述负载模拟器，用于通过接收负载特性控制器输出的PWM控制指令，调节负载模拟器端口电流特性，模拟电气负荷，是负载特性控制器的执行机构；所述负载模拟器分别与电容和PWM整流电抗器连接；

所述并网逆变器，用于接收负载特性控制器输出的PWM控制指令，调节并网逆变器端口电流特性，使其端口电流能与电网相适应以回馈电网，也是负载特性控制器的执行机构；

所述并网逆变器分别与电容和隔离变压器的副边连接；

所述PWM整流电抗器，用于实现滤波的功能；所述PWM整流电抗器分别与负载模拟器和断路器连接；

所述电容器，用于实现滤波的功能；所述电容器设置在所述负载模拟器和并网逆变器之间；

所述断路器，用来控制三相电路的通断，或根据需要开通两相，模拟直流电源；综合电源为飞机上各种负载电源的总称，也包括发电机。

进一步，所述负载特性控制器包括上位机和目标机，所述目标机包括FPGA芯片和数字信号处理器，所述负载特性控制器是一种实时仿真平台，通过将建好的simulink仿真模型实时化，可以实时模拟仿真并输出模型负载的各种电气特性。

进一步，所述负载模拟器和并网逆变器均由6个开关管组成。

本发明的另一目的是提供上述能量回馈型飞机电气负载模拟装置的模拟方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：将负载模拟装置的各个部件连接，在与电网接通，启动装置；