多電飛機機載設備電氣化發(fā)展能夠有效降低飛機飛行過程中碳排放,與此同時,大量電力負荷接入機載直流配電網(wǎng),對電網(wǎng)電壓形成沖擊。將儲能技術(shù)接入電網(wǎng)對于其穩(wěn)定運行具有重要意義。為滿足機載設備模塊化發(fā)展趨勢,設計了能夠加改裝于機載270V直流配電網(wǎng)的儲能模塊EAU,并對其進行從部件到系統(tǒng)的建模與仿真驗證。首先,對多電飛機的供電方式進行分析,確定出EAU內(nèi)部儲能方案,設計出應用于機載直流配電網(wǎng)的EAU內(nèi)外部電路拓撲。根據(jù)EAU內(nèi)部功率變換器需滿足高效率且能進行較大功率雙向傳輸?shù)囊?將諧振腔由電感電容所組成的CLLLC型BDC應用于機載儲能模塊EAU,分析了該型變換器的動態(tài)工作過程及電路穩(wěn)態(tài)特性,提出應用于該變換電路的PFM+軟起動雙層控制策略,并進行仿真與實驗對比驗證。其次,針對系統(tǒng)中加改裝EAU所涉及的內(nèi)部儲能組件的匹配方案優(yōu)選問題進行負荷功率分配,按照EAU接入系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)分別建立蓄電池與超級電容的數(shù)學模型,并對其聯(lián)合供電特性進行分析。同時綜合考慮加改裝成本、系統(tǒng)重量、運行后年均維護換件費用,建立多目標優(yōu)化模型。采用帶精英策略的改進ECSA算法對EAU內(nèi)部蓄電池與超級電容的匹配方案進行選取... 

【文章來源】：中國民航大學天津市

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

A380采用了2H/2E架構(gòu)

中國民航大學碩士學位論文56依據(jù)5.1.1、5.1.2兩種控制方案利用Simulink進行仿真對比驗證，仿真步長為1e-6s，采用Runge-Kutta算法，仿真時間0.3s，并在0.15s突然增加2N·m的負載轉(zhuǎn)矩。兩種方案的對比仿真結(jié)果如下：(a)轉(zhuǎn)速變化曲線(b)電磁轉(zhuǎn)矩變化曲線圖5-4PMSM兩種控制方案仿真對比從圖5-4(a)Nr變化曲線可以明顯看出，從零加速到1000r/min時，方案2有一些超調(diào)量，但相比方案一有較快的動態(tài)響應速度，同時能夠快速恢復到電機穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，即在0.018s方案二電機轉(zhuǎn)速開始趨于穩(wěn)定值。并且在0.15s轉(zhuǎn)矩負載陡增時，能夠較快回到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。從圖5-4(b)可以看出方案二較方案一電磁轉(zhuǎn)矩不管在起動加速還是過程中突加負載均能較快的恢復到穩(wěn)定狀態(tài)，而方案一電磁轉(zhuǎn)矩偏差較大，如果將其應用在飛機作動器的控制系統(tǒng)中會對飛機的操作靈敏性和穩(wěn)定性帶來影響。故在接下來系統(tǒng)搭建中采用方案二作為飛機上的PMSM控制系統(tǒng)。5.2系統(tǒng)整體接入EAU建模目前270V機載直流配電網(wǎng)電壓等級在美國F-22以及波音公司的B-787民航客機上已經(jīng)采用。以B-787為例，該型飛機搭載4臺VFAC(變頻交流起動發(fā)電機)，額定功

中國民航大學碩士學位論文57率250kV·A,工作頻率為360~800Hz,額定電壓為交流230/400V。為滿足機上配備的12臺大功率調(diào)速電動機直流供電需求，相應配備了4臺額定功率150kW的ATRU(變壓整流器)，它們將230/400V交流電轉(zhuǎn)換為±270V直流電。由于采用ATRU/TRU供電，負載制動回饋電網(wǎng)的電能不能返回機載直流配電母線，只能在直流側(cè)增加EAU，故第二章闡述的配電網(wǎng)儲能模型拓撲2也具有現(xiàn)實意義，并在其基礎上建立如下機載直流配電系統(tǒng)虛擬仿真平臺。為了簡化系統(tǒng)，采用一臺PMSM作為飛機上作動機構(gòu)。圖5-5機載直流配電系統(tǒng)接入EAU仿真平臺發(fā)電單元如圖5-6，包含由飛機發(fā)動機驅(qū)動的VFAC、整流器、出口濾波電容以及母線電壓反饋控制電路，使得輸出母線電壓維持270V。電壓反饋控制圖5-6系統(tǒng)發(fā)電單元建模EAU模塊按照第三章所提出的CLLLC型功率變換器、相應的PFM+軟啟動策略及第四章確立的容量配置方案建立模型，其中超級電容模塊利用Simulink中已經(jīng)給定的單元，其所對應的內(nèi)部等效電路如圖5-7。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3351287