[发明专利]一种航空专用低压直流恒功率负载稳定方法

说明书

本发明涉及一种航空专用低压直流恒功率负载稳定方法，以航空低压直流恒功率负载为控制对象，采用双闭环控制结构，通过采集后级电容能量(外环)和前级电感电流(内环)，设计了一种基于滤波电感电流的高频分量直接注入占空比的方法，使得在相同的恒功率负载条件下，可以使用更小体积及重量的电容使系统稳定，可以很好地满足于航空航天系统重量轻体积小的需求。本发明改善恒功率负载时系统的稳定状况，抑制系统振动。显著减小LC滤波器电容，很好地满足于航空航天系统重量轻体积小的需求，增加飞机的续航能力并减轻飞机对航空燃油的消耗。有较强的实用价值。

技术领域

本发明属于直流电源变换器系统，涉及一种航空专用低压直流恒功率负载稳定方法。

背景技术

在航空航天领域，随着越来越多的液压或者气压传动装置被电动所取代，从多电飞机逐渐发展全电飞机。电力系统在未来飞行器中将占据一种主导型地位。而飞机对航空产品的体积和重量的要求十分严格，减轻电力系统的负重不但可以增加飞机的续航能力，还能降低飞机对航空燃油的消耗。这些对于节能减排、降低成本开销、提高系统稳定性能都具有直接的实用价值。

在现代飞机直流供电系统中，闭环控制的电动机负载与变换器负载皆可视为恒功率负载。这些负载的功率在系统电压波动时依然保持恒定，也就是说，当输入电压上升/下降时，系统会降低/升高占空比以维持输出电压继续追踪给定电压，与此同时，低/高占空比会导致输入电流的下降/上升。因此，在很短的时间范围内，负载的电压与电流乘积为常数，阻抗V/I＞0，但增量阻抗为负，即dV/dI＜0，这种特性称作负阻抗特性，这种负阻抗特性与其它系统级联时，会影响整个系统的稳定。

随着变换器负载和电动机负载的不断增加，采用分布式配电方式和模块化的设计使各个负载及变换器的尺寸更加紧凑。但是正如飞机着陆系统和飞控系统之间那样，不同模块之间却具有较长的传输距离。在分析系统的稳定性时，这种长电缆上所具有的高杂散电感必须加以考虑，它们会改变前级输出阻抗并降低系统的稳定性能。因此，在航空航天系统的设计中必须尊重特定的供电质量的要求，为了解决这种问题，需给系统添加具有较大电容的输入滤波器。这种电容作为支撑作用常常具有较大的体积和重量，针对航空产品对小体积和轻重量的要求，优化滤波电容的尺寸成为最大限度减小飞机负重的一种可行性方案。但是，在与具有负阻尼特性的恒功率负载级联时，降低滤波电容会降低系统的阻尼比并使系统的不稳定风险显著提升。因此，设计一种不损失系统稳定性的同时，还能使电力系统负重显著降低的方法是一项具有现实意义的任务。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种航空专用低压直流恒功率负载稳定方法，能够在降低电力系统负重的同时，提升系统稳定输出范围。

技术方案

一种航空专用低压直流恒功率负载稳定方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：对前级滤波器的电感电流i_f和电容电压v_f进行采样，对变换器的输出电压v_o和电感电流i_L进行采样；

步骤2：计算后级电容上的能量E＝0.5Cv_o²,与能量参考值E_ref＝0.5CV_oref²进行比较作为外环误差信号，进而产生内环电流环的参考值I_ref＝P_ref/v_f，其中P_ref＝E_ref-E；内环电流环的参考值与i_L进行比较后产生控制信号d₀，其中C为变换器后级电容值，V_oref为负载电压参考值；