[发明专利]一种MEA变频交流电气系统的兼容性约束方法

说明书

本发明提供了一种MEA变频交流电气系统的兼容性约束方法，该方法从MEA变频交流电气系统电能质量的角度出发，首先判断整流型负载输入端口的谐波电流含量，在其满足接入标准的前提下，建立系统的等值电路，再根据等值电路推导MEA变频交流主母线各阶次谐波电压的表达式。然后依据变频交流母线电压最大畸变频谱约束MEA变频交流主母线中权重系数最大的谐波电压的幅值，而谐波电压的幅值取决于整流型负载直流侧输出电流的大小，因此可以求得整流型负载直流侧输出电流的最大值，进而得到整流型负载输出功率的最大值。该方法可以定量分析MEA变频交流电气系统在特定工况下，兼容任意整流型负载的功率边界，为MEA变频交流电气系统的兼容性评估提供参考和依据。

技术领域

本发明涉及一种多电飞机(More Electric Aircraft,MEA)变频交流电气系统兼容性约束方法，尤其涉及一种基于电能质量并可以定量分析兼容整流型负载的功率边界的MEA变频交流电气系统兼容性约束方法，属于机载电气系统领域。

背景技术

飞机中的二次能源包括电能、液压能和气压能等形式。相比于液压能和气压能，电能具有更高效、更易于传输和调控等优点。MEA正是逐步将液压能和气压能用电能取代，从而使电能在二次能源中占据主要地位，达到降低飞机体积和重量并提高飞机可靠性和燃油利用率等目的。附图2给出了简化的MEA变频交流电气系统结构，可以看出，整个系统集成了大量的整流型负载。整流型负载是MEA变频交流电气系统的主要谐波源，它们所产生的谐波电流流入变频交流三级式发电机(Variable Frequency AC Three Stage Generator,VFAC-TSG)的电枢绕组，经过谐波电枢反应，会导致连接VFAC-TSG的传动轴振动甚至扭振，进而对同轴连接的航空发动机造成不良影响，威胁飞机的安全运行。随着飞机二次能源系统的多电化，MEA变频交流电气系统中整流型负载的功率等级正在逐渐提高，这会导致系统的谐波污染愈加严重。因此，有必要约束MEA变频交流电气系统兼容整流型负载的功率。

为了约束MEA变频交流电气系统中电源与用电设备之间的兼容性，GJB-181B和DO-160G等航空技术标准均从供电或用电的角度提出了相应的技术指标。其中，针对用电设备的技术指标均是从单一用电设备输入端口特性的角度提出的，即用电设备的输入端口特性满足相应的技术指标即可接入MEA变频交流电气系统。然而，根据这些技术指标无法定量约束MEA变频交流电气系统在特定工况下兼容用电负载的功率。

目前针对MEA变频交流电气系统兼容性的研究相对较少，只能根据相关的航空技术标准对MEA变频交流电气系统的兼容性进行约束。一方面，现有的航空技术标准均是从单一用电设备的角度进行约束，并没有明确兼容性的约束方法；另一方面，这些航空技术标准无法限定MEA变频交流电气系统在特定工况下兼容用电设备的功率。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供一种基于电能质量的定量分析在任意工况下MEA变频交流电气系统兼容整流型负载的功率边界的约束方法。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种MEA变频交流电气系统兼容性约束方法，包括如下步骤：

判断MEA变频交流电气系统中整流型负载的输入端口谐波电流含量是否满足限值规定，若满足，则将整流型负载作为MEA变频交流电气系统的负载；若不满足，则将整流型负载配置滤波装置后作为MEA变频交流电气系统的负载；

建立MEA变频交流电气系统的等值电路；

根据等值电路推导出MEA变频交流主母线各阶次谐波电压的表达式；并求取权重系数最大的谐波电压阶次；

根据MEA变频交流母线电压最大畸变频谱得到整流型负载直流侧输出电流的最大值；

根据输出电流的最大值确定整流型负载输出功率的最大值。

对上述技术方案的进一步设计为：所述等值电路为MEA变频交流电气系统中各部件在dq坐标系下的数学模型。