[发明专利]一种基于虚拟电阻补偿直流供电系统稳定性的装置及方法

说明书

一种基于虚拟电阻补偿直流供电系统稳定性的装置及方法，所述装置包括三级式同步电机、整流器和整流器控制单元；所述三级式同步电机与整流器连接，三级式同步电机发出的交流电通过整流器后变为直流电加载在负载两端，为负载供电；所述整流器控制单元与所述整流器连接，所述整流器控制单元包括补偿信号模块，所述补偿信号模块产生虚拟电阻等效补偿交流电压的信号补偿到所述整流器控制单元。上述装置和方法可以做到在直流供电系统负载突增时保持供电系统稳定，不会发生失稳现象。

技术领域

本发明涉及航空电气系统领域，具体涉及一种基于虚拟电阻补偿直流供电系统稳定性的装置及方法。

背景技术

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。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于虚拟电阻补偿直流供电系统稳定性的装置和方法，以稳定直流供电系统，可以做到在直流供电系统负载突增时保持供电系统稳定，不会发生失稳现象。

为达到上述目的，本发明的第一方面提供了一种基于虚拟电阻补偿直流供电系统稳定性的装置，包括：三级式同步电机、整流器和整流器控制单元；

所述三级式同步电机与整流器连接，三级式同步电机发出的交流电通过整流器后变为直流电加载在负载两端，为负载供电；

所述整流器控制单元与所述整流器连接，所述整流器控制单元包括补偿信号模块，所述补偿信号模块产生虚拟电阻等效补偿交流电压的信号补偿到所述整流器控制单元，所述补偿交流电压v_sc为：

其中，u_dc为直流母线电压，i_dc为直流母线电流，R为并联在直流母线上的所述虚拟电阻。

进一步地，所述整流器控制单元包括5个PI控制环，分别为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；所述补偿信号模块连接到交流电压环的位置。

进一步地，所述直流供电系统稳定满足的条件为：