一種民用飛機多電系統負載的模擬方法技術方案

本發明專利技術主要屬于民用飛機機電系統領域，具體涉及一種民用飛機多電系統負載的模擬方法。所述模擬方法包括如下步驟：第一，將所述多電系統負載分為三類：第一類線性負載、第二類電機類非線性負載、第三類電力電子類非線性負載，對每一類負載建立模擬電路；第二，根據不同負載類型來搭建電氣系統的仿真模型，為電氣系統電源品質仿真提供真實準確的負載特性；第三，搭建通用的負載功率平臺：通過大功率電力電子模塊以及控制技術實現非線性負載的動態模擬。本發明專利技術的模擬方法完成了數字化實現，可以用于飛機電氣系統概念設計階段、初步設計階段和詳細設計階段，也可以用于型號銅鳥臺。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術主要屬于民用飛機機電系統領域，具體涉及一種民用飛機多電系統負載的模擬方法。
技術介紹
飛機電力系統是店里系統與用電設備的總稱，是飛機的重要組成部分之一，其能夠正常工作對飛機安全和正常飛行都起到至關重要的作用，特別是隨著飛機向多電、全電方向發展，其安全性得到越來越多關注。飛機電力系統由供電系統和用電設備組成，其作用是向飛機上的所有用電設備(如飛空系統、航空電子系統、火控系統等)提供電能，以保證飛機的安全飛行和完成運輸等任務。隨著大型飛機向多電方向飛速發展，現代飛機電力系統的結構和控制也越來越復雜，飛機上的各種電子設備日益增多，用電量不斷增加，用電負載特性也日趨復雜化，除了常規的線性負載外，多電飛機中加入了更多、更復雜的整流非線性負載。因此，只有準確地對負載特性進行模擬，才能搭建真實的多電系統負載，從而準確地模擬負載對電氣系統的影響。在現有技術中，民用飛機多電系統負載是指飛機機載系統所有以電能作為主要能源供給的系統：包括環控(脈沖整流負載)，防冰(阻性)，燃油(異步電機)，液壓(異步電機)，照明(阻性)，等。在飛機的研制過程中，機載系統的地面驗證主要是通過銅鳥臺的搭建，并模擬飛機用電負載，從而驗證整個電氣系統的特性，而現有銅鳥的飛機用電負載以阻性模擬負載為主，不能夠準確地對多電飛機中加入的更多、更復雜的整流非線性負載進行模擬。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術提供一種民用飛機多電系統負載的模擬方法，以實現對負載特性進行準確地模擬、搭建真實的多電系統負載，并準確地模擬負載對電氣系統的影響，使飛機電氣系統的地面試驗接近真實，有效縮短研制流程。本專利技術是通過以下技術方案實現的：一種民用飛機多電系統負載的模擬方法，所述模擬方法包括如下步驟：第一，將所述多電系統負載分為三類：第一類線性負載、第二類電機類非線性負載、第三類電力電子類非線性負載，對每一類負載建立模擬電路；第二，根據不同負載類型來搭建電氣系統的仿真模型，為電氣系統電源品質仿真提供真實準確的負載特性；第三，搭建通用的負載功率平臺：通過大功率電力電子模塊以及控制技術實現非線性負載的動態模擬。進一步地，所述第一類線性負載包括照明系統、廚房用電以及電防除冰。進一步地，所述第一類線性負載是根據實際消耗功率的大小，計算出等效電阻來模擬。進一步地，所述第二類電機類非線性負載包括燃油液化系統。進一步地，所述第二類電機類非線性負載是由電阻電感組成的濾波電路以及異步電機來模擬。進一步地，所述第三類電力電子類非線性負載包括電環境控制系統負載、水廢水系統負載和DC/DC變換類負載。進一步地，所述電環境控制系統負載是由六脈沖整流電路、十二脈沖整流電路或者十八脈沖整流電路來模擬。進一步地，所述水廢水系統負載是由PWM或有源AC/DC變換來模擬。 一種民用飛機多電系統的仿真模型，所述仿真模型用于所述一種民用飛機多電系統負載的模擬方法，所述多電系統的仿真模型是根據三種不同類型的負載搭建而成，所述三種不同類型的負載包括：第一類線性負載、第二類電機類非線性負載以及第三類電力電子類非線性負載，每一類負載均有對應的電路模型，所述多電系統的仿真模型用于為電氣系統電源品質仿真提供真實準確的負載特性。進一步地，所述第一類線性負載包括照明系統、廚房用電以及電防除冰；所述第二類電機類非線性負載包括燃油液化系統；所述第三類電力電子類非線性負載包括電環境控制系統負載、水廢水系統負載和DC/DC變換類負載。本專利技術的有益技術效果：(1)本專利技術的模擬方法完成了數字化實現，是不針對具體型號的負載實現方法，同時也是不針對具體型號的銅鳥臺的設計。(2)可以用于飛機電氣系統概念設計階段、初步設計階段和詳細設計階段，也可以用于型號銅鳥臺。(3)模擬負載的功率實現可以為型號研制節約成本，縮短研制流程，同時可以為適航驗證提供快捷準確的飛機機載系統集成實驗，同時支持故障注入以及功率回饋的實現。附圖說明圖1是三相無源負載電路模型示意圖；圖2是三相交流電機負載模型示意圖；圖3是六脈沖整流負載模型示意圖；圖4是十二脈沖整流負載模型示意圖；圖5是十八脈沖整流負載模型示意圖；圖6是三相PWM整流負載模型示意圖；圖7是單相PWM整流負載模型示意圖；圖8是DC/DC變換類負載模型示意圖。具體實施方式以下將參考附圖詳細說明本專利技術的各種示例性實施例、特征和方面。在這里專用的詞“示例性”意為“用作例子、實施例或說明性”。這里作為“示例性”所說明的任何實施例不必解釋為優于或好于其它實施例。另外，為了更好的說明本專利技術，在下文的具體實施方式中給出了眾多的具體細節。本領域技術人員應當理解，沒有某些具體細節，本專利技術同樣可以實施。在一些實例中，對于本領域技術人員熟知的方法、手段未作詳細描述，以便于凸顯本專利技術的主旨。實施例1本專利技術的負載模擬方法分為如下步驟：第一，對飛機的多電系統負載進行分類：1、第一類線性負載：飛機上的第一類線性負載包括照明系統、廚房用電以及電防除冰，可以用電阻來模擬。第一類線性負載是根據實際消耗功率的大小，來計算出等效電阻。模型可以用三相無源負載模型(如圖1所示)來 代替，所述三相無源負載模型為由多組電感和電阻組成的濾波網絡。在三相無源負載模型(圖1)中，參數選取和注意事項如下：1)電阻R是根據實際負載功率大小計算出的等效電阻，假定額定相電壓有效值為V，額定功率為P，則有：R＝3V2/P；2)電感L是等效電感，可以根據負載功率因數決定其數值，如果數值很小，也可以省略；3)等效負載采用的是星形連接，而實際負載有可能是三角形連接。不過作為等效負載，只要合理選取R值，完全可以等效取代三角形連接；4)如果需要仿真負載變化的情況，可以把圖1中電阻R改為可變電阻，通過外部指令進行調節。2、第二類電機類非線性負載：電機負載是指電動機作為負載直接接入電網，不經過電機控制器進行控制。這種負載在傳統飛機上非常常見，但是在多電寬體飛機上，由于交流發電系統為變頻系統，交流電動機直接接入電網對其性能有較大影響，因此一般都需要接入電機控制器。不過如果采用了VSCF(變速恒頻)轉換設備，交流電機負載仍有可能接在VSCF設備后面。本實施例所述第二類電機類非線性負載包括燃油液化系統，燃油液化系統多采用異步電機，因此對電源而言是不同功率大小的異步機負載。通過電阻電感組成的濾波電路以及異步電機來模擬第二類電機類非線性負載；用于模擬的模型主要包括以電阻電感為主的濾波網絡以及異步電機(異步機)，模型中電機參數可以根據實際的電機參數來設定，負荷的機械負載可以根據電機的額定功率和額定轉速來確 定。以下以三相交流電機負載仿真模型為例進行進一步說明(如圖2所示)，在三相交流電機負載仿真模型中，參數選取和注意事項如下：1)電阻R和電感L是電機與電網之間的濾波設備，根據實際設備的連接決定是否有濾波器以及濾波器的數值；2)電機模型M的具體參數參照實際選用電機的參數，包括定子電阻Rs，定子漏感Ls，轉子電阻Rr，轉子漏感Lr，勵磁電感Lm，極對數P，轉動慣量J等；3)機械負載通過恒轉矩負載Mload施加，其數值根據電機M的額定輸出功率和額定轉速確定，假定額定輸出功率為P，額定轉速為w，則負載轉矩Mload＝P/w；4)如果需要仿真負載變化的情況，可以把圖2中負載轉矩Ml本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種民用飛機多電系統負載的模擬方法，其特征在于，所述模擬方法包括如下步驟：第一，將所述多電系統負載分為三類：第一類線性負載、第二類電機類非線性負載、第三類電力電子類非線性負載，對每一類負載建立模擬電路；第二，根據不同負載類型來搭建電氣系統的仿真模型，為電氣系統電源品質仿真提供真實準確的負載特性；第三，搭建通用的負載功率平臺：通過大功率電力電子模塊以及控制技術實現非線性負載的動態模擬。

【技術特征摘要】
1.一種民用飛機多電系統負載的模擬方法，其特征在于，所述模擬方法包括如下步驟：第一，將所述多電系統負載分為三類：第一類線性負載、第二類電機類非線性負載、第三類電力電子類非線性負載，對每一類負載建立模擬電路；第二，根據不同負載類型來搭建電氣系統的仿真模型，為電氣系統電源品質仿真提供真實準確的負載特性；第三，搭建通用的負載功率平臺：通過大功率電力電子模塊以及控制技術實現非線性負載的動態模擬。2.根據權利要求1所述的模擬方法，其特征在于，所述第一類線性負載包括照明系統、廚房用電以及電防除冰。3.根據權利要求1所述的模擬方法，其特征在于，所述第一類線性負載是根據實際消耗功率的大小，計算出等效電阻來模擬。4.根據權利要求1所述的模擬方法，其特征在于，所述第二類電機類非線性負載包括燃油液化系統。5.根據權利要求1所述的模擬方法，其特征在于，所述第二類電機類非線性負載是由電阻電感組成的濾波電路以及異步電機來模擬。6.根據權利要求1所述的模擬方法，其特征在于，所述第三類電力電子類非線性負載包括電環境控制系統負載、水廢水系...

【專利技術屬性】
技術研發人員：康元麗，回彥年，
申請(專利權)人：中國商用飛機有限責任公司北京民用飛機技術研究中心，中國商用飛機有限責任公司，
類型：發明
國別省市：北京;11