一种民用飞机多电系统负载的模拟方法
【专利摘要】本发明主要属于民用飞机机电系统领域，具体涉及一种民用飞机多电系统负载的模拟方法。所述模拟方法包括如下步骤：第一，将所述多电系统负载分为三类：第一类线性负载、第二类电机类非线性负载、第三类电力电子类非线性负载，对每一类负载建立模拟电路；第二，根据不同负载类型来搭建电气系统的仿真模型，为电气系统电源品质仿真提供真实准确的负载特性；第三，搭建通用的负载功率平台：通过大功率电力电子模块以及控制技术实现非线性负载的动态模拟。本发明的模拟方法完成了数字化实现，可以用于飞机电气系统概念设计阶段、初步设计阶段和详细设计阶段，也可以用于型号铜鸟台。
【专利说明】
一种民用飞机多电系统负载的模拟方法
技术领域
[0001]本发明主要属于民用飞机机电系统领域，具体涉及一种民用飞机多电系统负载的模拟方法。
【背景技术】
[0002]飞机电力系统是店里系统与用电设备的总称，是飞机的重要组成部分之一，其能够正常工作对飞机安全和正常飞行都起到至关重要的作用，特别是随着飞机向多电、全电方向发展，其安全性得到越来越多关注。
[0003]飞机电力系统由供电系统和用电设备组成，其作用是向飞机上的所有用电设备(如飞空系统、航空电子系统、火控系统等)提供电能，以保证飞机的安全飞行和完成运输等任务。随着大型飞机向多电方向飞速发展，现代飞机电力系统的结构和控制也越来越复杂，飞机上的各种电子设备日益增多，用电量不断增加，用电负载特性也日趋复杂化，除了常规的线性负载外，多电飞机中加入了更多、更复杂的整流非线性负载。因此，只有准确地对负载特性进行模拟，才能搭建真实的多电系统负载，从而准确地模拟负载对电气系统的影响。
[0004]在现有技术中，民用飞机多电系统负载是指飞机机载系统所有以电能作为主要能源供给的系统:包括环控(脉冲整流负载)，防冰(阻性)，燃油(异步电机)，液压(异步电机)，照明(阻性)，等。在飞机的研制过程中，机载系统的地面验证主要是通过铜鸟台的搭建，并模拟飞机用电负载，从而验证整个电气系统的特性，而现有铜鸟的飞机用电负载以阻性模拟负载为主，不能够准确地对多电飞机中加入的更多、更复杂的整流非线性负载进行模拟。
【发明内容】
[0005]针对上述问题，本发明提供一种民用飞机多电系统负载的模拟方法，以实现对负载特性进行准确地模拟、搭建真实的多电系统负载，并准确地模拟负载对电气系统的影响，使飞机电气系统的地面试验接近真实，有效缩短研制流程。
[0006]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0007]—种民用飞机多电系统负载的模拟方法，所述模拟方法包括如下步骤:
[0008]第一，将所述多电系统负载分为三类:第一类线性负载、第二类电机类非线性负载、第三类电力电子类非线性负载，对每一类负载建立模拟电路；
[0009]第二，根据不同负载类型来搭建电气系统的仿真模型，为电气系统电源品质仿真提供真实准确的负载特性；
[0010]第三，搭建通用的负载功率平台:通过大功率电力电子模块以及控制技术实现非线性负载的动态模拟。
[0011]进一步地，所述第一类线性负载包括照明系统、厨房用电以及电防除冰。
[0012]进一步地，所述第一类线性负载是根据实际消耗功率的大小，计算出等效电阻来模拟。
[0013]进一步地，所述第二类电机类非线性负载包括燃油液化系统。
[0014]进一步地，所述第二类电机类非线性负载是由电阻电感组成的滤波电路以及异步电机来模拟。
[0015]进一步地，所述第三类电力电子类非线性负载包括电环境控制系统负载、水废水系统负载和DC/DC变换类负载。
[0016]进一步地，所述电环境控制系统负载是由六脉冲整流电路、十二脉冲整流电路或者十八脉冲整流电路来模拟。
[0017]进一步地，所述水废水系统负载是由PWM或有源AC/DC变换来模拟。
[0018]—种民用飞机多电系统的仿真模型，所述仿真模型用于所述一种民用飞机多电系统负载的模拟方法，所述多电系统的仿真模型是根据三种不同类型的负载搭建而成，所述三种不同类型的负载包括:第一类线性负载、第二类电机类非线性负载以及第三类电力电子类非线性负载，每一类负载均有对应的电路模型，所述多电系统的仿真模型用于为电气系统电源品质仿真提供真实准确的负载特性。
[0019]进一步地，所述第一类线性负载包括照明系统、厨房用电以及电防除冰;所述第二类电机类非线性负载包括燃油液化系统;所述第三类电力电子类非线性负载包括电环境控制系统负载、水废水系统负载和DC/DC变换类负载。
[0020]本发明的有益技术效果:
[0021](1)本发明的模拟方法完成了数字化实现，是不针对具体型号的负载实现方法，同时也是不针对具体型号的铜鸟台的设计。
[0022](2)可以用于飞机电气系统概念设计阶段、初步设计阶段和详细设计阶段，也可以用于型号铜鸟台。
[0023](3)模拟负载的功率实现可以为型号研制节约成本，缩短研制流程，同时可以为适航验证提供快捷准确的飞机机载系统集成实验，同时支持故障注入以及功率回馈的实现。【附图说明】[〇〇24]图1是三相无源负载电路模型示意图；[〇〇25]图2是三相交流电机负载模型示意图；
[0026]图3是六脉冲整流负载模型示意图；
[0027]图4是十二脉冲整流负载模型示意图；
[0028]图5是十八脉冲整流负载模型示意图；[〇〇29]图6是三相P丽整流负载模型示意图；[〇〇3〇]图7是单相P丽整流负载模型示意图；[〇〇31]图8是DC/DC变换类负载模型示意图。【具体实施方式】
[0032]以下将参考附图详细说明本发明的各种示例性实施例、特征和方面。在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。[〇〇33]另外，为了更好的说明本发明，在下文的【具体实施方式】中给出了众多的具体细节。 本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
[0034]实施例1
[0035]本发明的负载模拟方法分为如下步骤:
[0036]第一，对飞机的多电系统负载进行分类:[〇〇37]1、第一类线性负载:
[0038]飞机上的第一类线性负载包括照明系统、厨房用电以及电防除冰，可以用电阻来模拟。第一类线性负载是根据实际消耗功率的大小，来计算出等效电阻。模型可以用三相无源负载模型(如图1所示)来代替，所述三相无源负载模型为由多组电感和电阻组成的滤波网络。在三相无源负载模型(图1)中，参数选取和注意事项如下:[〇〇39]1)电阻R是根据实际负载功率大小计算出的等效电阻，假定额定相电压有效值为V，额定功率为P，则有:R = 3V2/P;[〇〇4〇] 2)电感L是等效电感，可以根据负载功率因数决定其数值，如果数值很小，也可以省略；
[0041]3)等效负载采用的是星形连接，而实际负载有可能是三角形连接。不过作为等效负载，只要合理选取R值，完全可以等效取代三角形连接；
[0042]4)如果需要仿真负载变化的情况，可以把图1中电阻R改为可变电阻，通过外部指令进行调节。[〇〇43]2、第二类电机类非线性负载:
[0044]电机负载是指电动机作为负载直接接入电网，不经过电机控制器进行控制。这种负载在传统飞机上非常常见，但是在多电宽体飞机上，由于交流发电系统为变频系统，交流电动机直接接入电网对其性能有较大影响，因此一般都需要接入电机控制器。不过如果采用了 VSCF (变速恒频)转换设备，交流电机负载仍有可能接在VSCF设备后面。
[0045]本实施例所述第二类电机类非线性负载包括燃油液化系统，燃油液化系统多采用异步电机，因此对电源而言是不同功率大小的异步机负载。通过电阻电感组成的滤波电路以及异步电机来模拟第二类电机类非线性负载;用于模拟的模型主要包括以电阻电感为主的滤波网络以及异步电机(异步机)，模型中电机参数可以根据实际的电机参数来设定，负荷的机械负载可以根据电机的额定功率和额定转速来确定。[〇〇46]以下以三相交流电机负载仿真模型为例进行进一步说明(如图2所示)，在三相交流电机负载仿真模型中，参数选取和注意事项如下:
[0047]1)电阻R和电感L是电机与电网之间的滤波设备，根据实际设备的连接决定是否有滤波器以及滤波器的数值；
[0048]2)电机模型M的具体参数参照实际选用电机的参数，包括定子电阻Rs，定子漏感 Ls，转子电阻Rr，转子漏感Lr，励磁电感Lm，极对数P，转动惯量J等；
[0049]3)机械负载通过恒转矩负载Mload施加，其数值根据电机M的额定输出功率和额定转速确定，假定额定输出功率为P，额定转速为w，则负载转矩Mload = P/w;
[0050]4)如果需要仿真负载变化的情况，可以把图2中负载转矩Mload改为可变转矩，通过外部指令进行调节。[0051 ]3、第三类电力电子类非线性负载:[〇〇52]所述第三类电力电子类非线性负载包括电环境控制系统负载、水废水系统负载和DC/DC变换类负载。
[0053]3.1电环境控制系统负载
[0054]所述电环境控制系统负载是由六脉冲整流电路、十二脉冲整流电路或者十八脉冲整流电路来模拟。
[0055]电环境控制系统负载可以用通常的AC/DC变换器来代替，其中整流变换器主要包括六脉冲整流、十二脉冲整流以及十八脉冲整流;模型分别为六脉冲整流仿真模型(如图3所示)、十二脉冲整流负载仿真模型(如图4所示)、十八脉冲整流仿真模型(如图5所示)；
[0056]在六脉冲整流仿真模型中，参数选取和注意事项如下:
[0057]I)六脉冲整流器内部电路用的是无损网络，即Lac，Cdc都没有电阻分量，且整流桥BI导通压降为0，所有内部损耗都折合到负载电阻Rload上；
[0058]2)负载电阻Rload根据输入功率选取，这样就考虑了所有内部损耗情况，假定输入功率为Pin，额定输出时直流电压为Vdc，则有Rload = Vdc2/Pin;
[0059]3)直流电容Cdc的取值与交流侧电流关系不是非常大，按照一般原则，确保直流侧电压纹波峰峰值小于其额定值的I %即可，具体数值通过把这个模型接入一个理想三相电压源后进行仿真得出；
[0060]4)交流侧滤波电感Lac的取值根据功率因数的要求确定，把这个模型接入一个理想三相电压源，调整Lac的值，使额定负载下的功率因数满足设计要求，如果设计要求未定，则暂定为0.85滞后；
[0061]5)实际设备中在交流侧接口处还有防雷器、EMI滤波器等器件，这些已经超出了系统级仿真的范畴，因此可以予以忽略；
[0062]6)如果需要仿真负载变化的情况，可以把图3中负载电阻Rload改为可变电阻，通过外部指令进行调节。
[0063]十二脉冲整流也是一个常用的AC/DC变换方法，其结构比六脉冲复杂，电流波形比较好，适用于功率较大，对输入电流的波形有一定要求的设备。其电路模型如图4所示。
[0064]在十二脉冲整流仿真模型中，参数选取和注意事项如下:
[0065]I)十二脉冲整流器内部电路用的是无损网络，S卩Lac，Ml，M2，Ldc，Cdc，以及Tl都没有电阻分量，且整流桥BI和B2导通压降为0，所有内部损耗都折合到负载电阻Rload上；
[0066]2)十二脉冲整流器最关键的部件是十二脉冲变压器，这可以是隔离变压器，也可以是自耦变压器，如果是隔离变压器，则交直流之间有电气隔离，直流侧对交流侧的共模电压基本没有影响，但内部损耗较大;如果是自耦变压器，则交直流之间没有电气隔离，直流侧对交流侧的共模电压有影响，不过内部损耗小。在对电气系统的性能进行仿真时，两种变压器都可以采用。考虑到自耦变压器给交流侧带来更多的共模影响，采用自耦变压器有助于对共模问题的分析，且有助于今后制定设备在交流共模电压方面的标准，因此在仿真中采用自耦变压器结构，即图4中阴影部分Tl。变压器基本按照理想元件建模，忽略漏感(其实是把漏感的效果折合到Lac中)，认为励磁电感无穷大。各绕组匝比如图4所示；
[0067]3)负载电阻根据输入功率选取，这样就考虑了所有内部损耗情况，假定输入功率为Pin，额定输出时直流电压为Vdc，则有Rload = Vdc2/Pin;
[0068]4)直流电容Cdc的取值与交流侧电流关系不是非常大，按照一般原则，确保直流侧电压纹波峰峰值小于其额定值的I %即可，具体数值通过把这个模型接入一个理想三相电压源后进行仿真得出；
[0069]5)直流侧滤波电感Ldc是为了对直流电流进行滤波，按照一般原则，保证电感上电流纹波峰峰值小于额定值得5%即可；
[0070]6)直流侧互感器Ml和M2是均流电感，作用是保证两个整流桥输出电流基本一致，其电感量设定为让两个整流桥的电流差异在5%以内；
[0071 ] 7)交流侧滤波电感Lac的取值根据输入电流THD的要求确定，把这个模型接入一个理想三相电压源，调整Lac的值，使额定负载下的THD满足设计要求，如果设计要求未定，则暂定为12% (对于十二脉冲整流器，不加交流滤波电感时，THD约为15%);
[0072]8)实际设备中在交流侧接口处还有防雷器、EMI滤波器等器件，这些已经超出了系统级仿真的范畴，因此可以予以忽略；
[0073]9)如果需要仿真负载变化的情况，可以把图4中负载电阻Rload改为可变电阻，通过外部指令进行调节。
[0074]十八脉冲整流是另一个常用的AC/DC变换方法，其结构比十二脉冲复杂，电流波形更好，适用于大功率，且对输入电流的波形要求很高的设备。其电路模型如图5所示。
[0075]在十八脉冲整流仿真模型中，参数选取和注意事项如下:
[0076]I)十八脉冲整流器内部电路用的是无损网络，S卩LaC，Ldc，Cdc，以及Tl都没有电阻分量，且整流桥B1、B2和B3导通压降为0，所有内部损耗都折合到负载电阻Rload上；
[0077]2)十八脉冲整流器最关键的部件是十八脉冲变压器，即图5中阴影部分Tl。这一般是一个自耦变压器，基本按照理想元件建模，忽略漏感(其实是把漏感的效果折合到Lac中)，认为励磁电感无穷大。各绕组匝比如图5所示；
[0078]3)负载电阻根据输入功率选取，这样就考虑了所有内部损耗情况。假定输入功率为Pin，额定输出时直流电压为Vdc，则有Rload = Vdc2/Pin;
[0079]4)直流电容Cdc的取值与交流侧电流关系不是非常大，按照一般原则，确保直流侧电压纹波峰峰值小于其额定值的I %即可，具体数值通过把这个模型接入一个理想三相电压源后进行仿真得出；
[0080]5)直流侧滤波电感Ldc是为了对直流电流进行滤波，按照一般原则，保证电感上电流纹波峰峰值小于额定值得5%即可；
[0081 ] 6)交流侧滤波电感Lac的取值根据输入电流THD的要求确定，把这个模型接入一个理想三相电压源，调整Lac的值，使额定负载下的THD满足设计要求，如果设计要求未定，则暂定为8% (对于十八脉冲整流器，不加交流滤波电感时，THD约为10%);
[0082]7)实际设备中在交流侧接口处还有防雷器、EMI滤波器等器件，这些已经超出了系统级仿真的范畴，因此可以予以忽略；
[0083]8)如果需要仿真负载变化的情况，可以把图5中负载电阻Rload改为可变电阻，通过外部指令进行调节。
[0084]3.2水废水系统负载
[0085]所述水废水系统负载是由PffM或有源AC/DC变换来模拟。
[0086]Pmi整流是有源的AC/DC变换方法，其结构比之前几种方式都要复杂，电流波形最好，适用于对电流的波形非常高的设备。
[0087]下面以三相PffM整流负载为例，介绍三相PffM整流负载的电路模型，如图6所示。
[0088] 在三相P丽整流负载的电路模型中，参数选取和注意事项如下:[〇〇89] 1)PWM整流器的模型分为功率电路和控制电路两部分。功率电路用的是常规的三相三桥臂整流器;控制部分采用两个控制环，一个是控制直流侧电压的外环，一个是控制交流侧电流的内环。从对于系统性能的影响方面，这个模型可以涵盖其它各种功率电路拓扑和控制方式。其它可能采取的拓扑包括电容中点接交流零点拓扑、三相四桥臂整流器、三相三电平的维也纳整流器等等，所有这些功率电路的不同，在系统层面的反应就是谐波含量的多少不同，设备本身的效率不同。在仿真中，谐波含量可以通过滤波器设定;效率问题在电源品质仿真中不关心，且可以折合为输出功率。因此目前的常规三桥臂模型可以代表各类PWM整流器。控制环的方案一般是一个外环控制直流电压，通过外环给出交流电流参考值，再通过一个内环控制交流电流。这个方案的具体实现方法多种多样。从系统层面看，控制环对系统的影响主要表现在动态特性，以及谐波含量。当前模型中的控制外环采用的是半个工频周期采样一次的PI控制器，对直流侧电压进行控制，其输出是交流侧电流的参考值;控制内环采用的是滞回比较器方案，把交流侧电流的纹波控制在给定的区间之内。纹波大小的参考值Irip的给定方式是根据所需的交流电流THD确定，如果设计要求尚未确定，可以暂定为4%。即给不同的Irip进行仿真，当输入电流的THD达到4%以内时，S卩可确定Irip 的取值。滞回控制的好处是动态响应速度快，算法简单，控制稳定，缺点是开关频率是变化的，给滤波器的设计带来麻烦。在系统级仿真中采取这个方案，可以提高计算速度，提高响应速度。至于开关频率不固定带来的谐波频谱宽的问题，通过滤波器统一解决。因此这个控制方式用于系统级仿真是可以接受的；
[0090] 2)PWM整流器内部电路用的是无损网络，S卩Lac和Cdc都没有电阻分量，且组成桥的六个M0S管都没有导通损耗和开关损耗，所有内部损耗都折合到负载电阻Rload上；[〇〇91]3)负载电阻根据输入功率选取，这样就考虑了所有内部损耗情况。假定输入功率为Pin，额定输出时直流电压为Vdc，则有Rload = Vdc2/Pin。直流电压Vdc的取值应大于交流相电压峰值的两倍，对于115V系统，直流电压参考值Vdc，ref可以取为360V;对于230V系统， 直流电压参考值Vdc，ref可以取为720V;
[0092]4)直流电容Cdc的取值，按照一般原则，确保直流侧电压纹波峰峰值小于其额定值的1%即可，具体数值通过把这个模型接入一个理想三相电压源后进行仿真得出；[〇〇93]5)交流侧滤波电感Lac的取值开关频率的要求确定，一般情况下根据设备的功率等级确定开关频率，如果是大功率电路(大于10kw)，一般要采用IGBT开关元件，这样开关频率就不能超过20kHz，如果在10kW以下，可以采用M0S管，开关频率可以适当提高。指定开关频率后，把这个模型接入一个理想三相电压源，调整Lac的值，使额定负载下的开关频率的中心值(因为开关频率不是固定值)大约为指定的开关频率；[〇〇94]6)实际设备中在交流侧接口处还有防雷器、EMI滤波器等器件，这些已经超出了系统级仿真的范畴，因此可以予以忽略；
[0095]7)如果需要仿真负载变化的情况，可以把图6中负载电阻Rload改为可变电阻，通过外部指令进行调节。
[0096]下面以单相PWM整流负载为例，介绍单相PWM整流负载的电路模型，如图7所示。
[0097]在单相PWM整流负载的电路模型中，参数选取和注意事项如下:
[0098]1)单相PWM整流器的模型分为功率电路和控制电路两部分。功率电路用的是常规的单相两桥臂整流器;控制部分采用两个控制环，一个是控制直流侧电压的外环，一个是控制交流侧电流的内环。与三相P丽整流器相同，从对于系统性能的影响方面，这个模型可以涵盖其它各种功率电路拓扑和控制方式。控制环的方案一般是一个外环控制直流电压，通过外环给出交流电流参考值，再通过一个内环控制交流电流。这个方案的具体实现方法多种多样。从系统层面看，控制环对系统的影响主要表现在动态特性，以及谐波含量。当前模型中的控制外环采用的是半个工频周期采样一次的PI控制器，对直流侧电压进行控制，其输出是交流侧电流的参考值;控制内环采用的是滞回比较器方案，把交流侧电流的纹波控制在给定的区间之内。纹波大小的参考值Ir ip的给定方式是根据所需的交流电流THD确定，如果设计要求尚未确定，可以暂定为4%。即给不同的Irip进行仿真，当输入电流的THD达到4%以内时，即可确定Irip的取值。滞回控制的好处是动态响应速度快，算法简单，控制稳定，缺点是开关频率是变化的，给滤波器的设计带来麻烦。在系统级仿真中采取这个方案，可以提高计算速度，提高响应速度。至于开关频率不固定带来的谐波频谱宽的问题，通过滤波器统一解决。因此这个控制方式用于系统级仿真是可以接受的；
[0099]2)PWM整流器内部电路用的是无损网络，S卩Lac和Cdc都没有电阻分量，且组成逆变桥的四个MOS管都没有导通损耗和开关损耗，所有内部损耗都折合到负载电阻Rload上；
[0100]3)负载电阻根据输入功率选取，这样就考虑了所有内部损耗情况。假定输入功率为Pin，额定输出时直流电压为Vdc，则有Rload = Vdc2/Pin。直流电压Vdc的取值应大于交流峰值，对于115V系统，直流电压参考值Vdc，ref可取为200V;对于230V系统，直流电压参考值￥如，代€可取为40(^;
[0101 ] 4)直流电容Cdc的取值，按照一般原则，确保直流侧电压纹波峰峰值小于其额定值的1%即可，具体数值通过把这个模型接入一个理想三相电压源后进行仿真得出；
[0102]5)交流侧滤波电感Lac的取值开关频率的要求确定，对于单相负载，一般采用MOS管作为开关元件，开关频率可以设定为40kHz。指定开关频率后，把这个模型接入一个理想三相电压源，调整Lac的值，使额定负载下的开关频率的中心值(因为开关频率不是固定值)大约为指定的开关频率；
[0103]6)实际设备中在交流侧接口处还有防雷器、EMI滤波器等器件，这些已经超出了系统级仿真的范畴，因此可以予以忽略；
[0104]7)如果需要仿真负载变化的情况，可以把图7中负载电阻Rload改为可变电阻，通过外部指令进行调节。
[0105]3.3DC/DC变换类负载
[0106]有很多不同的DC/DC变换器拓扑结构，对于电源品质仿真而言，只要能够体现出DC/DC变换器的恒功率负载特性以及输入电流纹波特性，各种拓扑结构其实是等效的，因此，只要统一采用一种拓扑结构进行建模即可。本实施例选取双管正激的拓扑进行建模，如图8所示。
[0107]在双管正激的拓扑为代表的DC/DC变换器中，参数选取和注意事项如下:
[0108]1)DC/DC变换器的模型分为功率电路和控制电路两部分。功率电路用的是常规的双管正激电路;控制部分直接电压环控制。输入电压与设定电压进行比较，其差值经一个PI控制器直接产生占空比信号，对开关元件进行控制；
[0109]2)PWM整流器内部电路用的是无损网络，S卩Cin，Ll和Cout都没有电阻分量，且所有MOS管和二极管都没有导通损耗和开关损耗，变压器没有磁损和漏感;所有内部损耗都折合到负载电阻Rload上；
[0110]3)负载电阻根据输入功率选取，这样就考虑了所有内部损耗情况。假定输入功率为Pin，额定输出时直流电压为Vdc，则有Rload = Vdc2/Pin。直流电压Vdc的取值理论上可以为任意值，在此对于28V系统，把Vdc选为28V。为了确保在整个输入电压范围内都可以把输出电压控制在28V，变压器的变比需要设定为1:3，这样即使在输入电压低端，也可以确保输出电压维持在28V上；
[0111]4)直流输出电容Cout的取值，按照一般原则，确保直流侧电压纹波峰峰值小于其额定值的I %即可，具体数值通过把这个模型接入一个直流电压源后进行仿真得出；把开关频率设定为50kHz;
[0112]5)直流侧电感LI的取值根据允许的电流纹波确定，按照一般原则，把LI的电流纹波设定为+/-1O %的输出电流；
[0113]6)直流输入电容Cin的取值，按照一般原则，确保直流输入电流的纹波在+/-10%的额定输入电流之内；
[0114]7)实际设备中在交流侧接口处还有防雷器、EMI滤波器等器件，这些已经超出了系统级仿真的范畴，因此可以予以忽略；
[0115]8)如果需要仿真负载变化的情况，可以把图11中负载电阻Rload改为可变电阻，通过外部指令进行调节。
[0116]第二，对负载归类后，根据不同负载类型来搭建电气系统的仿真模型，为电气系统电源品质仿真提供真实准确的负载特性。
[0117]第三，搭建通用的负载功率平台:通过大功率电力电子模块以及控制技术实现非线性负载的动态模拟。
[0118]根据对电气负载特性分类和不同负载模型的示意图，实现非线性负载的动态模拟具体为:
[0119]I)线性负载通过可编程负载实现电气特性模拟；
[0120]2)电机类非线性负载，通过控制平台和电力电子设备实现电机电气特性参数的模拟；
[0121]3)电力电子类非线性负载，通过六脉冲整流器、十二脉冲整流器、十八脉冲整流器等实物电力电子设备以及非线性负载实现电气特性的模拟。
[0122]本发明的模拟方法完成了数字化实现，是不针对具体型号的负载实现方法，同时也是不针对具体型号的铜鸟台的设计。可以用于飞机电气系统概念设计阶段、初步设计阶段和详细设计阶段，也可以用于型号铜鸟台。模拟负载的功率实现可以为型号研制节约成本，缩短研制流程。同时可以为适航验证提供快捷准确的飞机机载系统集成实验，同时支持故障注入以及功率回馈的实现。
[0123]—种民用飞机多电系统的仿真模型，所述仿真模型用于所述一种民用飞机多电系统负载的模拟方法，所述多电系统的仿真模型是根据三种不同类型的负载搭建而成，所述三种不同类型的负载包括:第一类线性负载、第二类电机类非线性负载以及第三类电力电子类非线性负载，每一类负载均有对应的电路模型，所述多电系统的仿真模型用于为电气系统电源品质仿真提供真实准确的负载特性。
[0124]所述第一类线性负载包括照明系统、厨房用电以及电防除冰;所述第一类线性负载是根据实际消耗功率的大小，计算出等效电阻来模拟。
[0125]所述第二类电机类非线性负载包括燃油液化系统;所述第二类电机类非线性负载是由电阻电感组成的滤波电路以及异步电机来模拟。
[0126]所述第三类电力电子类非线性负载包括电环境控制系统负载、水废水系统负载和 DC/DC变换类负载。所述第三类电力电子类非线性负载包括电环境控制系统负载、水废水系统负载和DC/DC变换类负载;所述电环境控制系统负载是由六脉冲整流电路、十二脉冲整流电路或者十八脉冲整流电路来模拟，所述水废水系统负载是由PWM或有源AC/DC变换来模拟。
[0127]本发明提供的所述多电系统的仿真模型是根据三种不同类型的负载搭建而成，实现了对多电系统的负载特性进行准确地模拟、搭建获得真实的多电系统的仿真模型，使飞机电气系统的地面试验接近真实，有效缩短研制流程。
[0128]并且所述多电系统的仿真模型应用于飞机电气系统概念设计阶段、初步设计阶段和详细设计阶段，也可以用于不同型号铜鸟台。
[0129]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种民用飞机多电系统负载的模拟方法，其特征在于，所述模拟方法包括如下步骤: 第一，将所述多电系统负载分为三类:第一类线性负载、第二类电机类非线性负载、第三类电力电子类非线性负载，对每一类负载建立模拟电路； 第二，根据不同负载类型来搭建电气系统的仿真模型，为电气系统电源品质仿真提供真实准确的负载特性； 第三，搭建通用的负载功率平台:通过大功率电力电子模块以及控制技术实现非线性负载的动态模拟。2.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述第一类线性负载包括照明系统、厨房用电以及电防除冰。3.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述第一类线性负载是根据实际消耗功率的大小，计算出等效电阻来模拟。4.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述第二类电机类非线性负载包括燃油液化系统。5.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述第二类电机类非线性负载是由电阻电感组成的滤波电路以及异步电机来模拟。6.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述第三类电力电子类非线性负载包括电环境控制系统负载、水废水系统负载和DC/DC变换类负载。7.根据权利要求6所述的模拟方法，其特征在于，所述电环境控制系统负载是由六脉冲整流电路、十二脉冲整流电路或者十八脉冲整流电路来模拟。8.根据权利要求6所述的模拟方法，其特征在于，所述水废水系统负载是由PWM或有源AC/DC变换来模拟。9.一种民用飞机多电系统的仿真模型，所述仿真模型用于权利要求1-8之一所述一种民用飞机多电系统负载的模拟方法，其特征在于，所述多电系统的仿真模型是根据三种不同类型的负载搭建而成，所述三种不同类型的负载包括:第一类线性负载、第二类电机类非线性负载以及第三类电力电子类非线性负载，每一类负载均有对应的电路模型，所述多电系统的仿真模型用于为电气系统电源品质仿真提供真实准确的负载特性。10.根据权利要求9所述一种民用飞机多电系统的仿真模型，其特征在于，所述第一类线性负载包括照明系统、厨房用电以及电防除冰;所述第二类电机类非线性负载包括燃油液化系统;所述第三类电力电子类非线性负载包括电环境控制系统负载、水废水系统负载和DC/DC变换类负载。
【文档编号】G06F17/50GK105938509SQ201610334757
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年5月18日
【发明人】康元丽, 回彦年
【申请人】中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心, 中国商用飞机有限责任公司