[发明专利]可主动抑制谐波的起动发电控制方法、系统和介质

说明书

本申请涉及一种起动发电控制系统，包括：起动发电控制电路，被配置成在发电阶段使得起动发电机接触器SGC的触点与起动功率电路的触点相连；信号检测电路，被配置成检测在发电阶段的电网中的谐波并生成谐波检测信号；以及谐波注入控制电路，被配置成根据所述谐波检测信号执行谐波注入算法以驱动起动功率电路向所述电网注入与所述电网中的谐波相对应的反相谐波。

技术领域

本申请涉及起动发电系统架构和控制领域，更具体而言，涉及一种用于飞行器的可主动抑制谐波的起动发电控制系统和方法。

背景技术

起动/发电一体化技术具有能够有效减小飞机重量、提高功率质量比、提高可靠性、便于发电机与发动机集成等优点，并逐渐在民用飞机上得到广泛应用。比如A350和B787等机型都已采用这种技术。传统的起动发电系统起动过程中使用到的起动功率电路在完成辅助动力装置(APU)起动后处于待机状态，在系统发电过程中不起作用。并且在发电过程中通过调压器调节发电机调压点品质，不对电网谐波进行控制。

如图1所示，其示出了一种传统的起动发电系统环境的示例架构。

如图所示，该示例架构可以由APU起动发电机(主要包括永磁副励磁机、交流励磁机、旋转整流器和主发电机)、起动发电系统(主要包括三相全桥逆变电路(即起动功率电路)、直流起动电源、信号检测电路、励磁功率电路和起动发电控制电路)和电气负载三部分组成。

其中，在起动发电系统的起动阶段，在起动辅助动力装置APU过程中，起动发电系统通过对主发电机输出电压、电流信号检测，对励磁功率电路和三相全桥逆变电路(也即起动功率电路)进行控制，为电机起动过程提供励磁电流和三相交流电源，实现电机起动。该起动过程中，APU发电机接触器(AGC)的触点1₁和起动发电机接触器(SGC)的触点1₂分别与第一断开触点3₁和三相全桥逆变电路的触点3₂相连。也即在起动阶段，主发电机与三相全桥逆变电路和直流起动电源相连以执行起动过程，同时与电气负载断开，不为其供电。

起动完成后，起动发电系统进入到发电阶段，AGC的触点1₁与电气负载的触点2₁相连，为电气负载供电。该过程中由起动发电控制电路根据检测到的信号对励磁电流进行调节，从而控制主发电机调压点电压。与此同时，SGC的触点1₂与第二断开触点2₂相连，从而使得三相全桥逆变电路与主发电机断开，处于待机状态。由此可见，传统的起动功率电路在系统发电过程中不起作用。

而在发电过程中，飞机电网对于谐波有着严格的要求，谐波增加会导致系统损耗增加，负载无法正常工作等负面影响。因此，飞机电源系统设计过程中往往通过控制各机载用电设备的谐波含量来限定电网中的谐波，一旦谐波超标将影响飞机正常运行。随着飞机电气化程度越来越高，电网中电气设备的数量和种类随之增加，一旦设计造成设备谐波超标，将需要对设备更改，或者至少也需要进行复杂的评估以确定是否对电网造成影响，这使得设计的进度、成本都将受到影响。而且对于变频系统来说，难以设计一个无源滤波器来适应电网的宽频率变化范围，因此目前的变频电源系统中没有相关的滤波装置。

1976年，Gyugyi等人提出了采用PWM(pulse width modulation，脉宽调制)控制变流器构成的有源电力滤波器(APF)，确立了有源电力滤波的完整概念和主电路拓扑结构。此后，新型电力半导体器件的出现以及基于瞬时无功功率理论的谐波瞬时检测方法的提出，有源电力滤波得以迅速发展。至今为止，其仍然是电力电子技术领域中的研究热点之一。目前已在民用电网有所应用。

有源电力滤波技术受电网参数影响较小，相对于无源滤波方案能够较好的适应变频交流系统的环境。同时，相对于PFC要处理全部负载功率，APF仅仅处理负载的谐波功率(可能还包含无功功率)，因此在同样的技术指标下，APF的装置容量相对较小，体积重量也相对较小。目前国内外开展了相关技术研究，并未对用于飞机电网的系统性架构进行研究。