[发明专利]具有有源滤波功能的航空发动机起动控制器及其构成的起动/电能质量控制系统

说明书

本发明提出一种具有有源滤波功能的航空发动机起动控制器及其构成的起动/电能质量控制系统，当控制器工作于起动模式时，飞机向控制器提供直流电源，控制器将直流电源逆变成三相变频交流电，输出给三级式同步电机的主发电机定子绕组上，三级式同步电机带动飞机发动机完成起动；起动结束，控制器工作于有源滤波模式，控制器输出经过滤波电感接入机上交流汇流母排；控制器通过检测机上电网电压和电流，计算得到谐波分量，并产生与谐波大小相同方向相反的补偿电流，从而达到谐波抑制的目的，实现对飞机电网谐波、无功和不平衡的综合集中补偿。

技术领域

本发明涉及航空电源技术领域，具体为一种具有有源滤波功能的航空发动机起动控制器及其构成的起动/电能质量控制系统。

背景技术

目前，在航空动力系统中，发动机交流起动系统已逐步替代发动机直流起动系统。交流起动控制器起动完成后，该控制器一般闲置，或作为其他容量较小的作动设备电机用控制器，不能充分利用发动机起动控制器的容量。

另一方面，随着“多电飞机”、“全电飞机”的发展，机载电子设备越来越多，谐波、无功、不平衡等分量污染飞机交流电网，影响了飞机供电品质，降低了用电设备的性能和设备的使用寿命，严重时甚至危及供电系统安全性，造成飞行事故。对于飞机电网谐波污染，现有飞机多通过LC无源滤波、多脉冲整流方案和在AC/DC电源前级加装功率因数矫正装置(Power Factor Correction,PFC)以达到谐波抑制的目的，但是这些方法都存在各自不足。无源滤波器重量大，优化设计比较难，且随着航空变频交流系统的不断发展，该技术的应用将受到较大限制；多脉冲整流技术中变压器体积重量大，要达到较好的滤波效果时需要并联的移相变压器个数也在不断提高；PFC仅针对单一用电装置进行功率矫正。

发明内容

有源电力滤波器(Active Power Filters，APF)可以精准的对电网谐波电流、无功功率和不平衡电流等进行补偿，对电网电能质量实现控制，因为其直接补偿谐波电流，相同飞机电网容量下，所串入的滤波电感相对较小，可以减轻飞机重量。

而交流起动控制器与APF本质上都是一个电压源型三相逆变器，如果能够结合在飞机上的工作状态，共用交流起动控制器与APF的功率电路和控制电路，则可以在复杂用电设备条件下，提高飞机的交流电网供电品质，减轻电源重量。

基于上述思路，本发明提出一种具有有源滤波功能的航空发动机起动控制器及其构成的起动/电能质量控制系统，这里我们将起动控制器称之为多功能控制器，在起动过程中，多功能控制器工作于起动模式，带动三级式同步电机转动，为发动机起动提供动力，当起动完成转入发电模式后，通过线路切换，将控制器输出接入飞机交流母排，多功能控制器工作于APF模式，对飞机交流母排进行综合的谐波、无功和不平衡补偿。

本发明的技术方案为：

所述一种具有有源滤波功能的航空发动机起动控制器，其特征在于：

当所述控制器工作于起动模式时，飞机向控制器提供直流电源，控制器将直流电源逆变成三相变频交流电，输出给机载航空电源系统中的三级式同步电机的主发电机定子绕组上，三级式同步电机带动飞机发动机完成起动；

当起动结束后，断开起动电源，三级式同步电机工作于发电模式，发出三相交流电，所述控制器工作于有源滤波模式，控制器输出经过滤波电感接入机上交流汇流母排；所述控制器通过检测机上电网电压和电流，计算得到谐波分量，并产生与谐波大小相同方向相反的补偿电流，从而达到谐波抑制的目的，实现对飞机电网谐波、无功和不平衡的综合集中补偿。

进一步的优选方案，所述一种具有有源滤波功能的航空发动机起动控制器，其特征在于：包括三相逆变功率电路、采样电路、控制电路和驱动电路；