多电飞机电力系统结构优化与稳定性分析

发布时间：2020-09-14 09:31

　　 随着民用航空工业的快速发展,燃油消耗量快速增加,飞机废气(CO_2、NO_x等)及噪音排放量大大增加,对环境的影响日趋严重。为了解决这一问题,民航工业开始大力推行多电飞机(More Electric Aircraft,MEA)技术。MEA技术提出更多的使用高效的电能来代替飞机其他形式能量,如气压能、液压能和机械能,从而提高系统效率,降低油耗,实现节能减排的目的。随着MEA机载设备的复杂度与电气化程度提高,需要对飞机配电结构进行优化,从而优化系统的体积重量。同时MEA中更多地使用电力电子变换器及电机驱动系统,其恒功率负载特性使电力系统的稳定性面临着巨大挑战。本文对现代飞机的电力系统结构进行分析,在总结出优化结构的基础上对其稳定性问题展开深入研究,并对MEA电力系统的参数提出优化设计准则,完成的主要工作如下:(1)通过现状调研,指出MEA是现代航空工业的发展趋势,并通过研究现状提出稳定性分析对未来MEA发展的重要性。(2)选取四种具有代表性的现代飞机电力系统结构作为本文结构优化选取对象,首先从整体系统减重方面进行比较,初步筛选出有益飞机减重的系统结构;之后,对初选结构进行大信号稳定性分析与对比,得出在减重与稳定性方面均最优的电力系统结构作为本文的研究对象。(3)确立系统中源、功率变换环节及负载的类型,并建立各部件高精度降阶模型,然后进一步联立建立MEA电力系统模型。基于该模型研究电力系统中子系统相互作用对系统稳定性的影响,并通过大信号稳定性分析,得出系统参数优化设计准则。(4)建立MEA高精度非线性电力系统模型,进一步分析其控制参数对系统稳定性带来的影响,提出控制参数的优化设计。为解决某些系统参数性能限制对电力系统稳定性带来的影响,本文提出一种稳定性补偿方法,引入虚拟参数保证系统的全局稳定性。(5)在Matlab/Simulink中建立了功率等级为200kW的MEA电力系统的仿真模型,通过仿真分析验证了本文研究所选取的电力系统结构的稳定性分析与系统参数设计理论的正确性。
【学位单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：V242
【部分图文】：

(a) 图 3.7 HVAC/HVDC 结构在不同功率等级Fig3.7 Changing of RAS of HVAC/HVDC power 360Hz. (b) und接下来的图 3.8 分析了 HVAC/HVDC 结不同负载功率等级下 RAS 大小的对比。其负载功率等级下，HVDC 结构的稳定区HVAC/HVDC 电力系统结构中，当负载超过统结构下失稳临界负载等级可以增加到 14功率等级为 200kW，两者均不能满足设定加系统的稳定区域。3000 100 200 400 500idc(A)300 600700 80060kW

Matlab/Simulink 进行实验仿真验证，并得出直流侧滤波器参数优化的设计方案。(a) (b)图3.9 额定负载功率200kW下不同滤波电容大小所对应的RAS变化图 (a) HVAC/HVDC结构(b) HVDC 结构Fig3.9 RAS of power system with different capacitors at load PCPL=200kW. (a) HVAC/HVDCarchitecture (b) HVDC architecture(a) (b)图 3.10 在滤波电容 Cf=700μF 下电力系统在不同负载功率等级下 RAS 变化图 (a)HVAC/HVDC 结构 (b) HVDC 结构Fig3.10 RAS of MEA power system under different power levels at Cf=700μF. (a) HVAC/HVDCarchitecture (b) HVDC architecture

了验证以上理论分析，在下一节中将利用以上模型及参数对它b/Simulink 进行实验仿真验证，并得出直流侧滤波器参数优化的设计方(a) (b)额定负载功率200kW下不同滤波电容大小所对应的RAS变化图 (a) HVAC/HV(b) HVDC 结构3.9 RAS of power system with different capacitors at load PCPL=200kW. (a) HVAC/Harchitecture (b) HVDC architecture

【参考文献】

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1 刘方诚;刘进军;张昊东;薛丹红;刘增;;基于G-范数和sum-范数的三相交流级联系统稳定性判据[J];中国电机工程学报;2014年24期

2 严仰光;秦海鸿;龚春英;王慧贞;;多电飞机与电力电子[J];南京航空航天大学学报;2014年01期

3 王建华;张方华;龚春英;;基于发展的PWM Switch模型的Buck/Boost双向直直变换器建模及分析[J];南京航空航天大学学报;2014年01期

4 钱浩;郭宏;吕振华;;同步发电机整流系统带恒功率负载的稳定性分析[J];航空学报;2010年12期

5 李开省;王宏霞;;多电飞机技术及其标准体系探讨[J];航空标准化与质量;2007年06期

6 朱新宇;彭卫东;;多电飞机及其技术应用[J];中国民航飞行学院学报;2007年06期

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2 徐洁;多电飞机分布式智能配电技术研究[D];电子科技大学;2013年

3 吴晓辉;分布式智能配电系统[D];西安电子科技大学;2012年

4 周素莹;多电飞机电气系统的研究[D];西北工业大学;2003年

本文编号：2818007