[发明专利]一种适用于多电飞机电力系统的潮流计算方法

说明书

本发明涉及一种适用于多电飞机电力系统的潮流计算方法，包括步骤有：依据多电飞机电力系统拓扑结构建立多电飞机电力系统各环节的等值电路模型，进行交‑直变换部分潮流计算；将全部直流网络看作一个节点，采用基于电流的前推回代法进行交流网络潮流计算；通过不断的交替迭代求解整个潮流计算过程直到满足精度要求得到全网功率和电压分布；待巡航阶段潮流计算完毕之后，再对飞行过程中的其他阶段进行电气负载统计、分析并开展潮流计算。本发明有益效果是：可为多电飞机电力系统的参数配置及多电飞机电力系统持续高效稳定运行提供有价值参考，也为后续进行健康管理、故障诊断及其他相关研究提供理论基础。

技术领域

本发明涉及飞机电力系统技术领域，尤其涉及一种适用于多电飞机电力系统的潮流计算方法。先针对整个飞行过程中最重要且持续时间最长的巡航阶段。

背景技术

为节能减排、降低成本和提高发动机的驱动效率，现代飞机逐渐将传统飞机上的液压、气压能源用电能取代，同时用电气驱动负载取代原来发动机直接驱动的机械、液压和气动驱动负载。由此在趋于电气化的现代交通运输工具中，提出“多电飞机”这种空中载体概念，并取得飞机工业发展的公认引领地位。鉴于其不可替代的优点，多电飞机甚至全电飞机技术必将成为未来飞机的重要发展方向。

目前最接近全电飞机的波音公司典型机型B787，最大程度上保留了传统多电飞机设计的优点和特色，最大发电功率能够达到1400kV·A。B787电源系统包括4台安装于左右两个发动机上的主发电机、2台安装于辅助动力装置的辅助动力发电机和1台由冲压空气涡轮系统驱动的冲压空气涡轮发电机。整个电源系统除了传统的115V交流、28V直流之外，还新增了230V交流和±270V直流，其中倍增交流电压可以有效降低配电系统的损耗。因此需要将主发电机产生的交流电进行变压、整流变换成不同电压等级以满足不同机载用电设备的正常运行。B787的正常工作状态由主发电机进行供电，应急状态由辅助动力发电机进行供电。交流发电机产生230V交流电，其汇流条之间通过断路器相连，在发生故障时可以进行相互切换保证冗余供电，供给油泵、机翼除冰、加热器、风扇等负载。经过自耦变压整流器变压整流得到的±270V高压直流电到达其汇流条，主要驱动大功率电机控制类负载。经过自动变压器变压得到的115V交流电到达其汇流条，给风扇、窗加热、前中厨房和远程电源管理系统等用电设备供电。同理，经过变压整流器变压整流得到的28V直流电到达其汇流条，提供蓄电池、燃油泵、汇流条功率控制组件和发电机控制组件等负载用电。

随着电驱动负载的逐步推广应用，多电飞机电力系统的兼容性与稳定性问题也得到了越来越多的重视，其兼容性与稳定性一旦遭受破坏，必将造成巨大的经济损失和灾难性后果。因此，在容量大、结构复杂的多电飞机电力系统中，兼容性与稳定性问题日益突出，制约着多电飞机电力系统的设计、控制及负载允许变化范围等。

在进行电力系统兼容性和稳定性分析研究中，潮流计算是最基础也最为有效的分析方法。面对日益大型化的多电飞机电力系统，在故障出现时对电网各项参数的监控以及在网络重构时如何最安全、经济、可靠的完成供电安排，需要潮流计算结果作为参考。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于多电飞机电力系统的潮流计算方法，可以反映多电飞机电力系统静态特性，能够有效计算不同飞行阶段的潮流情况，能够有效解决现有技术中潮流计算收敛性差的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种适用于多电飞机电力系统的潮流计算方法，包括以下步骤：

1)依据多电飞机电网拓扑结构，建立多电飞机电力系统各环节的等值电路模型，进行交-直变换部分潮流计算；

2)将全部直流网络看作一个节点，采用基于电流的前推回代法进行交流网络潮流计算；

3)首先针对巡航阶段计算，再对其他飞行阶段同样进行电气负载统计、分析并开展潮流计算。