[发明专利]具有减少的谐波失真的地面动力装置

说明书

本发明涉及一种用于将电力提供给地面上的航空器的地面动力装置。

在飞行过程中，与飞行器推进系统的输出相关联的一个或多个发电机产生飞行器中所需的电力。然而，在地面上，与飞行器电气系统相连的地面动力装置(GPU)可支持飞机的电气需求。

这种类型的GPU是众所周知的。GPU通常包括变频器，该变频器产生3-相400Hz 200/115Vrms的交流输出电压并且是由50Hz或60Hz 3-相电网电源提供，或GPU包括柴油机驱动的3-相400Hz200/115Vrms的发电机。

一些GPU具有用于抑制输出电压的谐波失真的电路。

US 5,377,092公开了用于抑制来自无间断供电(UPS)的输出电压信号的谐波失真。所公开的系统对电源的输出进行采样并且检测该输出信号内的谐波失真。在检测到谐波失真之后，谐波失真的实部和虚部的振幅被确定。该振幅分量被施加到PI补偿器以产生基本上消除来自输出电压的谐波失真所需要的谐波失真纠正信号。然后，该谐波失真纠正信号被施加到电源。当谐波失真纠正信号产生时，由系统自身引入的相移被考虑在内。

本发明的目的是提供具有用于减少谐波失真的改进的电路的GPU。

根据本发明，通过提供一种地面动力装置来实现上述的和其他的目的，该地面动力装置将电力供应给停在地面上并被连接到该地面动力装置的输出的飞行器，该地面动力装置包括具有谐波失真抑制器的控制器，该谐波失真抑制器被配置为抑制由该地面动力装置提供的输出电压的谐波频率，包括谐波监管器，该谐波监管器被配置用于监控由该地面动力装置提供的输出电压的谐波含量，并且用于当谐波含量已经超过预定阈值时，控制谐波抑制器的操作。

GPU的输出电压可以是单相输出电压或多相输出电压。优选地，该输出电压是多相输出，如3-相400Hz 200/115Vrms输出电压。

下文公开了多相GPU；然而，本发明同样适用于单相GPU。

在近些年中，飞行器行业已经开发了具有数量增多的板载电子设备的新飞行器，对GPU在存在非线性负载、失真负载、非对称负载等，如二极管或具有电解质电容器的半导体闸流管整流器的情况下在增强的功率水平(power levels)下提供高质量的电压输出的能力方面设置了更高的要求。

为了满足优质电压的需求，GPU包括运转以根据当前操作状态如实际负载、严重负载变化等等控制GPU的各种参数的控制器。

此外，为了应对不对称负载，GPU控制器可以被配置为对输出电压的每个相位进行单独地相位调节使得每个相位的电压输出保持基本上独立于包括负载不对称性和输出电缆不对称性的负载。

由控制器控制的参数可包括下述至少一个：输出电压的单个相位角、单相电压振幅等等。

为了进一步改善GPU的电压输出的质量，控制器可进一步运作以积极地抑制GPU的每一输出相位的输出电压的谐波失真。为了这个目的，控制器包括谐波失真抑制器，该谐波失真抑制器包括谐波计算器，该谐波计算器被配置为确定GPU输出电压的谐波失真，诸如平均GPU输出相位或每个GPU的输出相位的GPU输出电压中的第三和第五谐波和可能更高的谐波的含量。

谐波失真抑制器还运作以产生诸如第三和第五谐波和可能更高的谐波的谐波失真补偿信号，或者具有每个GPU输出相位的单个振幅，或者根据所确定的相应的三个输出相位的平均谐波含量而具有相同的振幅，并且将它们从各自的GPU输出电压中减去，从而抑制并且较好地基本上消除了每个GPU输出电压的谐波。

然而，一些新类型的飞行器展示了复杂的动力负载，很大程度上改变了GPU输出电压的相位，并且在一些情况下，这导致这样的情况：由谐波失真抑制器产生的谐波失真补偿信号不在各自的GPU输出电压中预期的相反相位，而是，由于飞行器的负载导致的已改变的相位致使由谐波失真抑制器产生的谐波失真补偿信号增加了GPU输出电压的谐波含量。

因此，为了防止谐波失真抑制器增加GPU输出电压的谐波失真，谐波失真抑制器进一步包括谐波监管器，该谐波监管器被配置为监控GPU输出电压的谐波含量。万一谐波含量超出预定阈值，该谐波监管器禁止或改变谐波失真抑制器的操作。

谐波监管器可确定GPU输出电压的THD(总谐波失真)，并且根据所确定的THD禁止或控制谐波失真抑制器的控制操作。