[发明专利]基于阻抗比判据的飞机电力系统稳定性分析方法

摘要

本发明提供一种基于阻抗比判据的飞机电力系统稳定性分析方法，包括步骤有依据飞机电力系统结构，建立飞机电力系统等效电路；根据所建立的飞机电力系统的等效电路，确定飞机电力系统的级联系统结构，计算源级的输出阻抗Z_o和负载级的输入阻抗Z_i；分别将计算所得的源级输出阻抗与负载级输入阻抗进行比较；根据阻抗比判据分析飞机电力系统的稳定性，并且对影响飞机电力系统稳定性的因素进行分析。有益效果是该方法不需要知道负载级的全部信息，只要知道负载级闭环输入阻抗的最小值，便能按单独工作模式的优化设计方法设计源级系统，保证带负载工作时，源级系统具有期望的动态性能。

主权项

1.一种基于阻抗比判据的飞机电力系统稳定性分析方法，该分析方法是在多电飞机分布式供电系统在飞机配电系统的基础上，提出基于阻抗比判据的飞机电力系统稳定性分析方法，其特征是：该分析方法包括以下步骤：1)依据飞机电力系统不同负载结构，建立飞机电力系统等效电路利用dq变换理论，对所述分布式供电系统中交流发电系统、逆变器进行电路变换，通过参数等效简化分析电路，针对所述飞机配电系统带有交流、直流负载，直流负载又分恒功率、恒电压负载和恒电流负载的不同情况，通过dq变换和参数等效的方法推导出飞机电力系统等效电路，以飞机电力系统中直流总线为分界点，交流发电机与直流总线之间的等效电路称之为源级，包括交流发电机，整流器以及传输线；直流总线与负载之间称之为负载级，包括：逆变电路，交流负载，闭环调节电路和直流负载；在含有交流发电机和交流负载的电路结构中，需要通过dq变换和dq逆变换建立等效电路，根据公式变换后，假定q轴电路输入为0，只需考虑d轴等效电路得到：dq变换公式：dq逆变换公式：2)计算源级的输出阻抗Z_o根据步骤1)中所建立的等效电路，计算源级输出阻抗Z_o和负载级输入阻抗Z_i，其中源级输入电压V_e,dq，等效电阻R_e，电感L_e，电容C_e，则源级输出阻抗：3)计算负载级的输入阻抗Z_i根据步骤1)中针对包括不同负载的负载级电路的输入阻抗需要分别计算：交流负载：由于包含交流负载部分的电路含有逆变电路，需要将逆变电路部分作为负载去计算：式中：R,L,C和Z分别为逆变电路经dq变换后d轴等效电路中的等效电阻，等效电感，等效电容和交流负载等效阻抗；直流负载：确定等效电路中各参数：输入电压u_i，输入电流i_i，输出电压u_o，输出电流i_o，占空比d，参考电压u_ref的扰动量；K为电压，电流反馈系数；G为电压，电流调节器，包括脉宽调制部分，线路等效电阻R，等效电感L，等效电容C；根据步骤1)中所建立的飞机电力系统等效电路和参数计算以下传递函数：控制到输出传递函数：开环输入电阻：控制到输入电流传递函数：负载级输入阻抗计算如下：恒电压负载：电压恒为U，负载级开环输入阻抗为开环传递函数为T_v＝K·G·G_vd负载级闭环输入阻抗：Z_i＝Z_io(1+T_v)，T_v为负载级传递函数代入参数得：恒功率负载：功率恒为P，负载级开环输入阻抗为开环传递函数为T_v＝K·G·G_vd代入参数得：恒电流负载：电流恒为I，负载级开环输入阻抗为开环传递函数为T_v＝K·G·G_id代入参数得：4)基于阻抗比判据分析飞机电力系统的稳定性根据阻抗比判据|Z_i|＞|Z_o|或者GM＜20lg|Z_o|‑20lg|Z_i|且180°‑PM＜∠Z_o‑∠Z_i＜180°+PM，GM为幅值裕度，为6dB；PM为相角裕度为60°，分析电力系统稳定性强烈要求，即|Z_i|＞|Z_o|或者6＜20lg|Z_o|‑20lg|Z_i|，120°＜∠Z_o‑∠Z_i＜240°，电力系统稳定，即：①针对交流负载需满足：或者且②针对恒电压负载需满足：或者且③针对恒功率负载需满足：或者且④针对恒电流负载需满足：或者且