[发明专利]飞机分布式电网结构的单通道模块、发电系统及控制方法

说明书

本发明公开一种飞机分布式电网结构的单通道模块、发电系统及控制方法，所述单通道模块包括一发电机系统、一燃料电池系统、一高压直流蓄电池系统、一超级电容系统、一直流汇流条；所述发电机系统、燃料电池系统、高压直流蓄电池系统、超级电容系统分别连接至所述直流汇流条，所述直流汇流条具有连接其他单通道模块以及负载的端口。所述飞机分布式发电系统的电网结构包括多个所述的单通道模块，各单通道模块之间通过单通道模块的汇流条提供的端口连接。本发明所提供的飞机分布式发电系统结构及其控制方法能够提高系统的稳定性和灵活性。

技术领域

本发明属于电气工程技术领域，具体涉及飞机电网结构。

背景技术

随着对可靠性、维护性、燃油经济性等方面的要求越来越高，多电、全电化已成为民用飞机和军用飞机的发展趋势，是支撑绿色航空发展和提高战术性能的重要途径。多电飞机(More Electric Aircraft，AEA)、全电飞机(All Electric Aircraft，AEA)将机上气压能、液压能、机械能等二次能源逐步统一为电能、从而简化系统结构，提高系统可靠性和维护性，同时提高系统的整体效率，降低燃油消耗。

高压直流(High Voltage Direct Current，HVDC)供电系统在可靠性、维修性、费用、重量和供电质量等方面具有显著优势，目前已有民机B787和军机F-35等上采用270VHDVC作为供电系统，HDVC供电系统已经成为了MEA的供电系统主要架构之一。

目前飞机上的交流供电系统大都处于不并联工作状态，每台发电机带不同的负载。在系统设计初期，就需要将负载进行分配，使得每台发电机带的负载功率基本均衡。但是当某个负载功率很大，难以拆分时，就需要提高发电机的功率来满足负载的需求。尤其是大功率脉动负载的峰值功率远大于其平均功率，按照峰值功率配置发电机则导致发电机功率过大，体积重量大，运行效率低，造成能量浪费；如果按照平均功率配置发电机，则难以满足峰值功率需求，且难以保证电网电压性能符合要求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术缺陷，提供一种飞机高压直流分布式发电系统结构及其控制方法，以解决现有技术中多电飞机高压直流供电系统稳定性和灵活性差的问题。

为实现上述发明目的，本发明首先提供一种飞机分布式电网结构的单通道模块，具体采用如下技术方案：

一种飞机分布式电网结构的单通道模块，其特征在于包括一发电机系统、一燃料电池系统、一高压直流蓄电池系统、一超级电容系统、一直流汇流条；所述发电机系统、燃料电池系统、高压直流蓄电池系统、超级电容系统分别连接至所述直流汇流条，所述直流汇流条具有连接其他单通道模块以及负载的端口。

本发明进一步提供了基于上述单通道模块的飞机分布式发电系统，具体采用如下技术方案：

一种飞机分布式发电系统，其特征在于其电网结构包括多个前述的单通道模块，各单通道模块之间通过单通道模块的汇流条提供的端口连接；各单通道模块基于能量优化原则配置发电机容量，发电机额定功率小于负载的最大功率，发电机输出平均功率处于发电机最大效率点；各单通道模块中的蓄电池在稳态时储存额定容量的一半能量，突加脉冲负载时可全部放电，突卸脉冲负载时可充电至满能量；各单通道模块中的超级电容在稳态时储存额定容量的一半能量，突加大功率负载时可全部放电，突卸大功率负载时可充电至满能量。

进一步地，

各单通道模块中的发电机采用励磁反馈控制，采集输出电压与参考电压进行比较，控制励磁调节输出电压。

各单通道模块的发电机并联运行时，依据选型的电机额定容量实施均流控制。

本发明还提供一种飞机分布式发电系统的控制方法，其特征在于：所述发电系统的电网结构包括多个前述的单通道模块，各单通道模块之间通过单通道模块的汇流条提供的端口连接，各单通道模块的能量控制方法如下：