[发明专利]飞机电源系统的多目标优化配置方法、装置及存储介质

说明书

本发明公开一种飞机电源系统的优化配置方法、装置及存储介质，本发明方法利用优化的两级式低通滤波的能量管理策略得到三种不同的功率信号，分别分配给高压直流电源系统的发电机、锂电池系统和超级电容系统，实现含有大功率脉冲负载的电源系统的智能优化配置，能够实现电源系统重量轻、体积小和效率高的优化性能配置，为含有大功率脉冲负载的飞机电源系统的容量设计提供指导。

技术领域

本发明属于电气工程技术领域，具体涉及飞机电网高压直流电源系统的配置方法。

背景技术

随着对可靠性、维护性、燃油经济性等方面的要求越来越高。多电、全电化已成为民用飞机和军用飞机的发展趋势，是支撑绿色航空发展和提高战术性能的重要途径。多电飞机(More Electric Aircraft，AEA)、全电飞机(All Electric Aircraft，AEA)将机上气压能、液压能、机械能等二次能源逐步统一为电能、从而简化系统结构，提高系统可靠性和维护性，同时提高系统的整体效率，降低燃油消。飞机电气负载的功率越来越大。

高压直流(high voltage direct current，HVDC)供电系统在可靠性、维修性、费用、重量和供电质量等方面具有显著优势，目前已有民机B787和军机F-35等上采用270VHDVC作为供电系统，HDVC供电系统已经成为了MEA的供电系统主要架构之一。

飞机作为关键武器装备的优势地位日益突出，飞机能源系统的效能提升成为影响提升飞行平台性能至关重要的因素。由于电子设备用电的大幅增加，由此带来飞机电源系统的发电功率从100多kW大幅提高至1000kW的水平，如此大的功率提取对发电机研制提出巨大的挑战，通过梳理未来先进飞机负载特性，1000kW的负载需求中基础功率需求约400kW左右，其他均为短时或者瞬时负载。通过改变传统按峰值负荷设计的概念，以基础功率作为发电机设计点，同时结合新的能源拓扑架构，可以降低发动机驱动的发电机设计点的容量，从而降低产品研制难度，同时提高系统可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种飞机高压直流电源系统多目标优化配置方法，以解决现有技术中飞机高压直流电源系统配置不合理性问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下方案。

一种飞机电源系统的多目标优化配置方法，其特征在于，所述飞机高压直流电源系统的能量管理采用两级式低通滤波实现；所述多目标优化配置方法包括：

输入负载需求功率信号；

对所述负载需求功率信号进行第一级低通滤波，得到频率取值范围为[0，f₁]的第一功率信号，其中f₁为所述第一级低通滤波的截止频率，所述第一功率信号的功率为飞机高压直流电源系统的发电机的响应功率；

将所述负载需求功率信号与所述第一功率信号相减得到第一差值信号；

对所述第一差值信号进行第二级低通滤波，得到频率取值范围为(f₁，f₂]的第二功率信号，其中f₂为所述第二级低通滤波的截止频率，所述第二功率信号的功率为飞机高压直流电源系统的锂电池系统的响应功率；

将所述第一差值信号与所述第二功率信号相减得到第三功率信号，所述第三功率信号的功率为飞机高压直流电源系统的超级电容系统的响应功率；

根据所述发电机、锂电池系统、超级电容系统的响应功率分别计算所述发电机、锂电池系统、超级电容系统的配置参数；

计算飞机高压直流电源系统的多目标优化配置参数，包括系统总体重量、体积、效率；

根据优化配置参数结果配置飞机高压直流电源系统。

本发明的有益效果是：