面向多电飞机的直流配电系统储能技术研究
发布时间：2021-08-19 11:03
多电飞机机载设备电气化发展能够有效降低飞机飞行过程中碳排放,与此同时,大量电力负荷接入机载直流配电网,对电网电压形成冲击。将储能技术接入电网对于其稳定运行具有重要意义。为满足机载设备模块化发展趋势,设计了能够加改装于机载270V直流配电网的储能模块EAU,并对其进行从部件到系统的建模与仿真验证。首先,对多电飞机的供电方式进行分析,确定出EAU内部储能方案,设计出应用于机载直流配电网的EAU内外部电路拓扑。根据EAU内部功率变换器需满足高效率且能进行较大功率双向传输的要求,将谐振腔由电感电容所组成的CLLLC型BDC应用于机载储能模块EAU,分析了该型变换器的动态工作过程及电路稳态特性,提出应用于该变换电路的PFM+软起动双层控制策略,并进行仿真与实验对比验证。其次,针对系统中加改装EAU所涉及的内部储能组件的匹配方案优选问题进行负荷功率分配,按照EAU接入系统的拓扑结构分别建立蓄电池与超级电容的数学模型,并对其联合供电特性进行分析。同时综合考虑加改装成本、系统重量、运行后年均维护换件费用,建立多目标优化模型。采用带精英策略的改进ECSA算法对EAU内部蓄电池与超级电容的匹配方案进行选取...
【文章来源】：中国民航大学天津市
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
A380采用了2H/2E架构
中国民航大学硕士学位论文56依据5.1.1、5.1.2两种控制方案利用Simulink进行仿真对比验证，仿真步长为1e-6s，采用Runge-Kutta算法，仿真时间0.3s，并在0.15s突然增加2N·m的负载转矩。两种方案的对比仿真结果如下：(a)转速变化曲线(b)电磁转矩变化曲线图5-4PMSM两种控制方案仿真对比从图5-4(a)Nr变化曲线可以明显看出，从零加速到1000r/min时，方案2有一些超调量，但相比方案一有较快的动态响应速度，同时能够快速恢复到电机稳定转速，即在0.018s方案二电机转速开始趋于稳定值。并且在0.15s转矩负载陡增时，能够较快回到稳定转速。从图5-4(b)可以看出方案二较方案一电磁转矩不管在起动加速还是过程中突加负载均能较快的恢复到稳定状态，而方案一电磁转矩偏差较大，如果将其应用在飞机作动器的控制系统中会对飞机的操作灵敏性和稳定性带来影响。故在接下来系统搭建中采用方案二作为飞机上的PMSM控制系统。5.2系统整体接入EAU建模目前270V机载直流配电网电压等级在美国F-22以及波音公司的B-787民航客机上已经采用。以B-787为例，该型飞机搭载4台VFAC(变频交流起动发电机)，额定功
中国民航大学硕士学位论文57率250kV·A,工作频率为360~800Hz,额定电压为交流230/400V。为满足机上配备的12台大功率调速电动机直流供电需求，相应配备了4台额定功率150kW的ATRU(变压整流器)，它们将230/400V交流电转换为±270V直流电。由于采用ATRU/TRU供电，负载制动回馈电网的电能不能返回机载直流配电母线，只能在直流侧增加EAU，故第二章阐述的配电网储能模型拓扑2也具有现实意义，并在其基础上建立如下机载直流配电系统虚拟仿真平台。为了简化系统，采用一台PMSM作为飞机上作动机构。图5-5机载直流配电系统接入EAU仿真平台发电单元如图5-6，包含由飞机发动机驱动的VFAC、整流器、出口滤波电容以及母线电压反馈控制电路，使得输出母线电压维持270V。电压反馈控制图5-6系统发电单元建模EAU模块按照第三章所提出的CLLLC型功率变换器、相应的PFM+软启动策略及第四章确立的容量配置方案建立模型，其中超级电容模块利用Simulink中已经给定的单元，其所对应的内部等效电路如图5-7。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种电流型高增益双向DC-DC变换器[J]. 齐磊,杨亚永,孙孝峰,李昕. 电工技术学报. 2019(18)
[2]面向储能系统应用的隔离型双向DC-DC变换器分析方法与控制技术综述[J]. 孙凯,陈欢,吴红飞. 电工电能新技术. 2019(08)
[3]有轨电车混合动力系统能量交互型管理策略与容量配置协同优化研究[J]. 王玙,杨中平,李峰,安星锟,林飞. 电工技术学报. 2019(08)
[4]混合储能系统平滑风电出力的变分模态分解-模糊控制策略[J]. 李亚楠,王倩,宋文峰,王昕钰. 电力系统保护与控制. 2019(07)
[5]均衡单进化布谷鸟算法[J]. 傅文渊. 电子学报. 2019(02)
[6]电动汽车再生制动过程换挡点多目标优化[J]. 李聪波,胡芮,朱道光,杨青山. 计算机集成制造系统. 2020(05)
[7]功率型一次锂电池组合方案探讨[J]. 陈林,汪峰. 电源技术. 2018(09)
[8]软开关高增益Buck-Boost集成CLLC型直流双向变换器[J]. 李鹏程,张纯江,阚志忠,贲冰. 中国电机工程学报. 2018(11)
[9]电静液作动器多目标优化设计[J]. 于波,吴帅,尚耀星,焦宗夏. 液压与气动. 2018(05)
[10]基于离散布谷鸟算法求解带时间窗和同时取送货的车辆路径问题[J]. 王超,刘超,穆东,高扬. 计算机集成制造系统. 2018(03)
硕士论文
[1]求解多目标优化问题的基于布谷鸟搜索策略的两种改进算法[D]. 田明正.武汉大学 2017
[2]基于超级电容的船舶电力推进储能系统研究[D]. 王凯.哈尔滨工程大学 2017
[3]飞机多电化负载特性分析和管理技术研究[D]. 唐彬鑫.南京航空航天大学 2017
本文编号：3351287
【文章来源】：中国民航大学天津市
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
A380采用了2H/2E架构
中国民航大学硕士学位论文56依据5.1.1、5.1.2两种控制方案利用Simulink进行仿真对比验证，仿真步长为1e-6s，采用Runge-Kutta算法，仿真时间0.3s，并在0.15s突然增加2N·m的负载转矩。两种方案的对比仿真结果如下：(a)转速变化曲线(b)电磁转矩变化曲线图5-4PMSM两种控制方案仿真对比从图5-4(a)Nr变化曲线可以明显看出，从零加速到1000r/min时，方案2有一些超调量，但相比方案一有较快的动态响应速度，同时能够快速恢复到电机稳定转速，即在0.018s方案二电机转速开始趋于稳定值。并且在0.15s转矩负载陡增时，能够较快回到稳定转速。从图5-4(b)可以看出方案二较方案一电磁转矩不管在起动加速还是过程中突加负载均能较快的恢复到稳定状态，而方案一电磁转矩偏差较大，如果将其应用在飞机作动器的控制系统中会对飞机的操作灵敏性和稳定性带来影响。故在接下来系统搭建中采用方案二作为飞机上的PMSM控制系统。5.2系统整体接入EAU建模目前270V机载直流配电网电压等级在美国F-22以及波音公司的B-787民航客机上已经采用。以B-787为例，该型飞机搭载4台VFAC(变频交流起动发电机)，额定功
中国民航大学硕士学位论文57率250kV·A,工作频率为360~800Hz,额定电压为交流230/400V。为满足机上配备的12台大功率调速电动机直流供电需求，相应配备了4台额定功率150kW的ATRU(变压整流器)，它们将230/400V交流电转换为±270V直流电。由于采用ATRU/TRU供电，负载制动回馈电网的电能不能返回机载直流配电母线，只能在直流侧增加EAU，故第二章阐述的配电网储能模型拓扑2也具有现实意义，并在其基础上建立如下机载直流配电系统虚拟仿真平台。为了简化系统，采用一台PMSM作为飞机上作动机构。图5-5机载直流配电系统接入EAU仿真平台发电单元如图5-6，包含由飞机发动机驱动的VFAC、整流器、出口滤波电容以及母线电压反馈控制电路，使得输出母线电压维持270V。电压反馈控制图5-6系统发电单元建模EAU模块按照第三章所提出的CLLLC型功率变换器、相应的PFM+软启动策略及第四章确立的容量配置方案建立模型，其中超级电容模块利用Simulink中已经给定的单元，其所对应的内部等效电路如图5-7。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种电流型高增益双向DC-DC变换器[J]. 齐磊,杨亚永,孙孝峰,李昕. 电工技术学报. 2019(18)
[2]面向储能系统应用的隔离型双向DC-DC变换器分析方法与控制技术综述[J]. 孙凯,陈欢,吴红飞. 电工电能新技术. 2019(08)
[3]有轨电车混合动力系统能量交互型管理策略与容量配置协同优化研究[J]. 王玙,杨中平,李峰,安星锟,林飞. 电工技术学报. 2019(08)
[4]混合储能系统平滑风电出力的变分模态分解-模糊控制策略[J]. 李亚楠,王倩,宋文峰,王昕钰. 电力系统保护与控制. 2019(07)
[5]均衡单进化布谷鸟算法[J]. 傅文渊. 电子学报. 2019(02)
[6]电动汽车再生制动过程换挡点多目标优化[J]. 李聪波,胡芮,朱道光,杨青山. 计算机集成制造系统. 2020(05)
[7]功率型一次锂电池组合方案探讨[J]. 陈林,汪峰. 电源技术. 2018(09)
[8]软开关高增益Buck-Boost集成CLLC型直流双向变换器[J]. 李鹏程,张纯江,阚志忠,贲冰. 中国电机工程学报. 2018(11)
[9]电静液作动器多目标优化设计[J]. 于波,吴帅,尚耀星,焦宗夏. 液压与气动. 2018(05)
[10]基于离散布谷鸟算法求解带时间窗和同时取送货的车辆路径问题[J]. 王超,刘超,穆东,高扬. 计算机集成制造系统. 2018(03)
硕士论文
[1]求解多目标优化问题的基于布谷鸟搜索策略的两种改进算法[D]. 田明正.武汉大学 2017
[2]基于超级电容的船舶电力推进储能系统研究[D]. 王凯.哈尔滨工程大学 2017
[3]飞机多电化负载特性分析和管理技术研究[D]. 唐彬鑫.南京航空航天大学 2017
本文编号：3351287
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/3351287.html
