[发明专利]一种能量回馈型飞机电气负载模拟方法

摘要

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，该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。本发明利用电力电子变换技术实现对飞机电气负载的模拟，在完成飞机上起发系统、配电系统等前期实验室论证阶段带载测试的基础上，将电气模拟负载输出的能量循环再生利用，不仅节约能源，不产生大量的热量，节省使用冷却设备的空间，大大减小噪音污染，从而节约了成本，为当前宽体客机以及未来更加绿色环保的全电飞机的研制提供技术基础和研究基础。

主权项

一种能量回馈型飞机电气负载模拟装置的模拟方法，该模拟装置用于飞机上各种电气负载的模拟，及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；该模拟装置包括：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，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；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；所述并网逆变器一端与电容，另一端与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，用于实现滤波的功能；所述电容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，该装置的模拟方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1：将模拟装置的各个部件连接，再与电网接通，启动装置；步骤2：根据需要模拟的电气负载在负载特性控制器中的simulink中仿真建模，然后实时仿真运行，达到需要模拟的电气负载的目的，根据模拟的电气负载的需要，在综合电源上设定输出电压值，综合电源将给负载模拟器提供相应的电压，同时负载特性控制器通过采集负载模拟器端口的电压值u1、u2、u3作为实时仿真平台中simulink实时模型的输入，实时负载仿真模型在负载特性控制器中进行实时仿真计算即仿真运行电气负载在真实情况下的运行情况，实时计算输出负载模拟器端口电流参考值i1*、i2*、i3*，再与负载特性控制器采集到的负载模拟器端口的电流i1、i2、i3比较后进行PID调节，负载特性控制器根据PID调节的结果改变其输出的控制信号高低电平的占空比，即高低电平的占比来控制负载模拟器开关管的导通关断，从而控制流过负载模拟器的电流大小，使负载模拟器端口电流与负载特性控制器的仿真模拟输出电流一致，以实现负载模拟器模拟阻性、感性、容性负载以及电机负载的功能；步骤3：负载特性控制器通过采集电网的电流值I1*、I2*、I3*作为实时仿真平台中变压器实时simulink模型的输入，此处变压器的参数与隔离变压器参数相同，实时变压器仿真模型在负载特性控制器中进行实时仿真计算，实时模拟计算输出真实情况下隔离变压器副边电流参考值I1o、I2o、I3o，再与负载特性控制器采集到的并网逆变器端口的电流I1、I2、I3比较后进行PID调节输出PWM控制信号调节并网逆变器开关管，使并网逆变器端口电流与负载特性控制器的仿真模拟输出电流一致，以实现并网功能。