[发明专利]一种共直流母线型飞机起动发电系统模拟方法和装置

权利要求书

1.一种共直流母线型飞机起动发电系统模拟装置，其特征在于，所述模拟装置用于飞机起动发电系统的起动和发电过程的模拟，以及在研发和测试阶段对飞机的起动发电系统进行测试；所述模拟装置包括直流供电电源(1)、起动发电机控制变流器(2)、起动发电机模拟器(3)、环流抑制电抗器(4)、起动发电机模拟器控制系统(5)和上位机(6)；

所述起动发电机控制变流器(2)与所述起动发电机模拟器(3)在直流侧共同连接到所述直流供电电源(1)，在交流侧通过所述环流抑制电抗器(4)相连接，所述起动发电机模拟器控制系统(5)与所述上位机(6)连接；

所述直流供电电源(1)，用于为模拟装置提供电能，补偿损耗；

所述起动发电机控制变流器(2)，用于在模拟起动过程中作为电机驱动控制器，在模拟发电过程中作为整流器；

所述起动发电机模拟器(3)，用于模拟起动发电机的端口特性；

所述环流抑制电抗器(4)，用于抑制模拟装置中产生的环流；

所述起动发电机模拟器控制系统(5)，用于检测三相电压和电流信号，分别驱动和控制起动发电机控制变流器(2)和起动发电机模拟器(3)，实现起动发电机模拟器(3)模拟起动机和发电机的功能；

所述上位机(6)，用于实现起动过程和发电过程的切换控制；

所述模拟装置实现电能双向流动，即电能既能从起动发电机控制变流器到起动发电机模拟器，也能从起动发电机模拟器到起动发电机控制变流器。

2.如权利要求1所述的一种共直流母线型飞机起动发电系统模拟装置，其特征在于，所述起动发电机控制变流器(2)包括6个开关器件和1个电容。

3.如权利要求1或2所述的一种共直流母线型飞机起动发电系统模拟装置，其特征在于，所述起动发电机模拟器(3)包括6个开关器件、1组三相电抗器和1个电容。

4.如权利要求1或2所述的一种共直流母线型飞机起动发电系统模拟装置，其特征在于，所述起动发电机模拟器控制系统(5)包括三相线电压检测模块、三相线电流检测模块、开关驱动电路、起动发电机控制变流器控制器和起动发电机模拟器控制器。

5.如权利要求4所述的一种共直流母线型飞机起动发电系统模拟装置，其特征在于，所述起动发电机模拟器控制系统(5)将采集的电压和电流数据分别传输至起动发电机控制变流器控制器与起动发电机模拟器控制器和上位机(6)；所述上位机(6)将显示上传的数据，所述起动发电机控制变流器控制器与所述起动发电机模拟器控制器利用形成的控制信号分别对所述起动发电机控制变流器(2)与起动发电机模拟器(3)进行控制。

6.如权利要求5所述的一种共直流母线型飞机起动发电系统模拟装置，其特征在于，所述上位机(6)包括实时数字信号处理器和计算机，用于实现起动过程和发电过程的切换控制，以及与起动发电机模拟器控制器、起动发电机控制变流器控制器通信的功能。

7.如权利要求4-6任一所述的一种共直流母线型飞机起动发电系统模拟装置的模拟方法，其特征在于，包括：

(1)将模拟装置的各个部件连接，启动模拟装置；

(2)根据起动发电机类型及其参数，对起动发电机进行建模，通过上位机，将得到的起动发电机的离散数学模型写入起动发电机模拟器控制器；在模拟起动的过程中，起动发电机模拟器控制器将检测到的起动发电机控制变流器的输出电压作为起动发电机模型的输入，起动发电机模型在起动发电机模拟器控制器中进行实时计算输出起动发电机模拟器端口的参考电流，再与起动发电机模拟器控制器采集到的实际电流比较之后进行PI调节，起动发电机模拟器控制器根据PI调节的结果改变其输出的占空比，使起动发电机模拟器的端口电流与起动发电机模型实时计算出来的参考电流一致，以实现使用起动发电机模拟器模拟起动机的功能；

(3)在模拟起动的过程中，通过上位机，将电机驱动控制算法写入起动发电机控制变流器控制器；起动发电机控制变流器控制器将起动发电机模拟器控制器检测到的电压和电流作为输入，根据具体的电机驱动控制算法输出占空比，使起动发电机控制变流器能够驱动起动发电机模拟器，以实现模拟起动过程的功能；

(4)在模拟起动过程完成之后，通过上位机，将起动发电系统模拟装置切换到模拟发电的过程，将整流控制算法写入起动发电机控制变流器控制器；起动发电机模拟器控制器将检测到的电压作为输入，起动发电机模型在起动发电机模拟器控制器中进行实时计算输出起动发电机模拟器端口的参考电流，再与起动发电机模拟器控制器采集到的实际电流比较之后进行PI调节，起动发电机模拟器控制器根据PI调节的结果改变其输出的占空比，使起动发电机模拟器的端口电压与起动发电机模型实时计算出来的参考电流一致，以实现使用起动发电机模拟器模拟发电机的功能；

(5)起动发电机控制变流器控制器将起动发电机模拟器控制器检测到的电流作为输入，根据整流控制算法输出占空比，使起动发电机控制变流器能够对起动发电机模拟器的输出进行整流，以实现模拟发电过程的功能。