CN110247430A - 飞机分布式远程配电系统低压直流非线性负载模拟装置 - Google Patents

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CN110247430A CN201910587005.1A CN201910587005A CN110247430A CN 110247430 A CN110247430 A CN 110247430A CN 201910587005 A CN201910587005 A CN 201910587005A CN 110247430 A CN110247430 A CN 110247430A
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康元丽
回彦年
曲江磊
马跃
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Abstract

本发明公开了一种飞机分布式远程配电系统低压直流非线性负载模拟装置，包括：升压变换模块，其一端连接至直流电源，用于将直流电源提供的28V直流电压进行一次升压；逆变模块，其一端连接至升压变换模块，另一端连接至交流电网，用于将升压后的直流电压逆变为三相50Hz的正弦波交流电，并输入交流电网。通过利用电力电子变换技术在飞机电力系统前期设计阶段，实现在实验室论证、系统联调和系统层设计等环节上对分布式远程配电系统低压直流非线性负载的模拟，无差别地模拟了飞机真实负载的输入输出特性，在试验联调测试中起到了替代样机的重要作用，此外还节约了能源，避免产生大量的热量，节省了使用冷却设备的空间，并减小了噪音污染，节约了成本。

Description

飞机分布式远程配电系统低压直流非线性负载模拟装置
技术领域
本发明涉及航空电气系统领域，特别涉及一种飞机分布式远程配电系统低压直流非线性负载模拟装置。
背景技术
远程配电系统低压直流负载在飞机上有大量工程的应用，传统飞机上采用集中式远程配电系统低压直流负载，而随着商用飞机的发展，分布式远程配电系统低压直流负载在飞机上得到广泛应用，一种分布式远程配电系统低压直流非线性负载模拟装置的需求变得极为迫切，尤其在飞机电力系统前期设计阶段，在实验室论证，系统联调，系统层设计时，都需要一种分布式远程配电系统低压直流非线性负载模拟装置，能够无差别模拟飞机上真实负载的输入输出特性，起到替代样机进行试验联调测试的重要作用。
目前国内在进行系统联调时采用了样机作为测试对象，可替代性差，成本高，等待周期长，影响了飞机电气系统的整体设计周期，尤其在没有样机的情况下，由于无替代产品设备，实验将无法进行。分布式远程配电系统低压直流非线性负载模拟装置的使用可以大大缩短飞机电气系统研制周期，在样机到来之前能够无差别模拟飞机上真实负载的输入输出特性，起到替代样机进行试验联调测试的重要作用。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种飞机分布式远程配电系统低压直流非线性负载模拟装置，通过利用电力电子变换技术在飞机电力系统前期设计阶段，实现在实验室论证、系统联调和系统层设计等环节上对分布式远程配电系统低压直流非线性负载的模拟，无差别地模拟了飞机真实负载的输入输出特性，在试验联调测试中起到了替代样机的重要作用，此外还节约了能源，避免产生大量的热量，节省了使用冷却设备的空间，并减小了噪音污染，节约了成本。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种飞机分布式远程配电系统低压直流非线性负载模拟装置，包括：升压变换模块，其一端连接至直流电源模块，用于将所述直流电源模块提供的28V直流电压进行一次升压；
逆变模块，其一端连接至所述升压变换模块，另一端连接至交流电网，用于将所述一次升压后的直流电压逆变为三相50Hz的正弦波交流电，并输入所述交流电网。
进一步地，所述升压变换模块包括：多个升压变换器；
所述直流电源模块包括多个直流电源，所述直流电源的数量大于或等于所述升压变换器的数量；
每个所述升压变换器分别对应地连接至一个直流电源，所述多个升压变换器为并联输出的总线式结构。
进一步地，所述逆变模块包括：
直流变换回路，其一端连接至所述升压变换模块，用于将一次升压后的直流电压进行二次升压；
直交流变换回路，其一端连接至所述直流变换回路的另一端，用于将二次升压后的直流电压转换为三相50Hz的正弦波交流电；
滤波电路，其一端连接至直交流变换回路的另一端，另一端连接至所述交流电源，用于对三相50Hz的正弦波交流电进行滤波。
进一步地，所述飞机分布式远程配电系统低压直流非线性负载模拟装置，还包括：
监测控制器，与多个所述升压变换器连接，用于对每个所述升压变换器的电压和电流进行监测，并筛选得到故障电源。
进一步地，所述飞机分布式远程配电系统低压直流非线性负载模拟装置，还包括：
上位机，与所述监测控制器连接；
所述上位机用于设定每个所述升压变换器的电流和功率，并将控制指令发送给监测控制器，以实现可变载控制；和/或
所述上位机用于对每个所述升压变换器的电压和电流值进行实时记录和/或显示，以及根据监测结果进行报警。
进一步地，所述逆变模块还包括：控制电源、CPU控制板和接口板；
所述控制电源与所述接口板连接，用于为所述接口板提供电能，以驱动所述直流变换回路和所述直交流变换回路中的开关器件；
所述CPU控制板与所述接口板连接，按照预设的恒压指令，对所述直流变换回路的输入电压进行恒压控制；
所述CPU控制板用于控制所述直交流变换回路中的开关器件按照PWM开关信号进行相应的开通和关断，得到三相50Hz正弦波交流电。
进一步地所述交流电网还连接至所述直流电源模块的输入端，用于为电源提供交流电能。
本发明实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
通过利用电力电子变换技术在飞机电力系统前期设计阶段，实现在实验室论证、系统联调和系统层设计等环节上对分布式远程配电系统低压直流非线性负载的模拟，无差别地模拟了飞机真实负载的输入输出特性，在试验联调测试中起到了替代样机的重要作用，此外还节约了能源，避免产生大量的热量，节省了使用冷却设备的空间，并减小了噪音污染，节约了成本。
附图说明
图1是本发明实施例提供的单个低压直流非线性负载的原理框图；
图2是本发明实施例提供的分布式远程配电系统低压直流非线性负载的系统架构图；
图3是本发明实施例提供的升压变换模块的电路原理图；
图4是本发明实施例提供的升压变换器的电路原理图；
图5是本发明实施例提供的逆变模块的拓扑框图。
附图标记：
1、升压变换模块，11、升压变换器，2、直流电源模块，21、直流电源单元，3、逆变模块，31、直流变换回路，32、直交流变换回路，33、滤波电路，34、控制电源，35、CPU控制板，36、接口板，4、交流电网，5、监测控制器，6、上位机。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
图1是本发明实施例提供的单个低压直流非线性负载框图。
图2是本发明实施例提供的分布式远程配电系统低压直流非线性负载总系统架构图。
请参照图1和图2，本发明实施例提供一种飞机分布式远程配电系统低压直流非线性负载模拟装置，包括：升压变换模块1和逆变模块3。升压变换模块1一端连接至直流电源模块2，用于将直流电源模块2提供的28V直流电压进行一次升压。逆变模块3一端连接至升压变换模块1，另一端连接至交流电网4，用于将一次升压后的直流电压逆变为三相50Hz的正弦波交流电，并输入交流电网4。
图3是本发明实施例提供的升压变换模块电路原理图。
图4是本发明实施例提供的升压变换器电路原理图。
请参照图3和图4，升压变换模块1包括：多个升压变换器11。直流电源模块2包括：多个直流电源单元21，直流电源单元21的数量等于或大于升压变换器11的数量。每个升压变换器11分别对应地连接至一个直流电源单元21，多个升压变换器11为并联输出的总线式结构。升压变换器11的工作原理是采取BOOST升压回路把28V电压统一升至53.5V。
在本发明实施例的一个实施方式中，升压变换模块1包括8个升压变换器11。每个升压变换器11可以单独使用，也可以并联使用。每个升压变换器11可以单独对特定电源(PIN≤240W)进行测试，也可以并联后对大功率电源进行测试。其中，每个升压变换器11的额定输入为：2-45VDC/0.5-6A；升压变换模块1测试的总功率P总≤1920W。
在本发明实施例的一个实施方式中，飞机分布式远程配电系统低压直流非线性负载模拟装置还包括：监测控制器5。
监测控制器5与多个升压变换器11连接，用于对每个升压变换器11的电压和电流进行监测，并筛选得到故障电源。此外，监测控制器5还可以根据上位机6设定的控制指令，对每个升压变换器的电流和功率进行控制。
在本发明实施例的另一个实施方式中，飞机分布式远程配电系统低压直流非线性负载模拟装置还包括：上位机6。
上位机6与监测控制器5连接，可以设定每个升压变换器的电流和功率，并发送控制指令给监测控制器5实现可变载控制。此外，上位机6还用于对每个升压变换器11的电压和电流值进行实时记录和/或显示，以及根据监测结果进行报警。
上述实施例中升压变换模块1的性能参数见表1。
表1本发明实施例中升压变换模块的性能参数
图5是本发明实施例提供的逆变模块拓扑框图。
请参照图5，逆变模块3包括：直流变换回路31、直交流变换回路32和滤波电路33。
直流变换回路31一端连接至升压变换模块1，用于将53.5V的直流电压进行二次升压。直流变换回路31将升压变换模块1输出的母线电压为53.5V的直流电压进行二次升压，为直交流变换回路32回送电网提供条件。此外，直流变换回路31按照预设的恒压指令，对其输入电压进行恒压控制。
直交流变换回路32一端连接至直流变换回路31的另一端，用于将二次升压后的直流电压转换为三相50Hz的正弦波交流电。
滤波电路33一端连接至直交流变换回路32的另一端，另一端连接至交流电源4，用于对三相50Hz的正弦波交流电进行滤波。
上述实施例中逆变模块3的性能参数见表2。
表2本发明实施例中逆变模块的性能参数
在本发明实施例的另一个实施方式中，逆变模块3还包括：控制电源34、CPU控制板35和接口板36。
控制电源34与接口板36连接，用于为接口板36提供电能，以驱动直流变换回路31和直交流变换回路32中的开关器件。
CPU控制板35与接口板36连接，按照预设的恒压指令，对直流变换回路31的输入电压进行恒压控制。此外，CPU控制板35还用于控制直交流变换回路32中的开关器件按照PWM开关信号进行相应的开通和关断，得到三相50Hz的正弦波交流电，并将三相50Hz的正弦波交流电平稳送入交流电网4。
接口板36分别和直流变换回路31与直交流变换回路32电连接；接口板36还分别和控制电源34与CPU控制板35连接。控制电源34和CPU控制板35通过接口板36控制直流变换回路31和直交流变换回路32的工作状态。
综上，逆变模块3应用高频PWM逆变技术，采用DSP实现数字化控制，通过放电电流回馈电网实现了高效节能；逆变效率在额定工况下大于86％；实现了自动同步并网，对电网无冲击，且并网保护和模块内部保护措施完善，稳定可靠；其送入交流电网4的三相正弦波电流中谐波含量小，功率因数大于0.99，不影响电网供电质量；具有限压、恒流放电模式，并实现了自动切换；支持热插拔技术并可在线增减，维护简单；实现了与计算机的实时通讯，并进行数据采集和监视，提高了对现代化生产和管理要求的适应性。
可选的，交流电网4还连接至直流电源2的输入端，用于为电源提供交流电能，起到节约能源，节省试验成本的作用。。
本发明实施例旨在保护一种飞机分布式远程配电系统低压直流非线性负载模拟装置，包括：升压变换模块，其一端连接至直流电源模块，用于将直流电源模块提供的28V直流电压进行一次升压；逆变模块，其一端连接至升压变换模块，另一端连接至交流电网，用于将一次升压后的直流电压逆变为三相50Hz的正弦波交流电，并输入交流电网。上述方案具备如下有益的技术效果：
通过利用电力电子变换技术在飞机电力系统前期设计阶段，实现在实验室论证、系统联调和系统层设计等环节上对分布式远程配电系统低压直流非线性负载的模拟，无差别地模拟了飞机真实负载的输入输出特性，在试验联调测试中起到了替代样机的重要作用，此外还节约了能源，避免产生大量的热量，节省了使用冷却设备的空间，并减小了噪音污染，节约了成本。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (7)

1.一种飞机分布式远程配电系统低压直流非线性负载模拟装置，其特征在于，包括：
升压变换模块(1)，其一端连接至直流电源模块(2)，用于将所述直流电源模块(2)提供的28V直流电压进行一次升压；
逆变模块(3)，其一端连接至所述升压变换模块(1)，另一端连接至交流电网(4)，用于将一次升压后的直流电压逆变为三相50Hz的正弦波交流电，并输入所述交流电网(4)。
2.根据权利要求1所述的一种飞机分布式远程配电系统低压直流非线性负载模拟装置，其特征在于，
所述升压变换模块(1)包括：多个升压变换器(11)；
所述直流电源模块(2)包括：多个直流电源单元(21)，所述直流电源单元(21)的数量大于或等于所述升压变换器(11)的数量；
每个所述升压变换器(11)分别对应地连接至一个直流电源单元(21)，所述多个升压变换器(11)为并联输出的总线式结构。
3.根据权利要求1所述的一种飞机分布式远程配电系统低压直流非线性负载模拟装置，其特征在于，所述逆变模块(3)包括：
直流变换回路(31)，其一端连接至所述升压变换模块(1)，用于将一次升压后的直流电压进行二次升压；
直交流变换回路(32)，其一端连接至所述直流变换回路(31)的另一端，用于将二次升压后的直流电压转换为三相50Hz的正弦波交流电；
滤波电路(33)，其一端连接至直交流变换回路(32)的另一端，另一端连接至所述交流电源(4)，用于对三相50Hz的正弦波交流电进行滤波。
4.根据权利要求2所述的一种飞机分布式远程配电系统低压直流非线性负载模拟装置，其特征在于，还包括：
监测控制器(5)，与多个所述升压变换器(11)连接，用于对每个所述升压变换器(11)的电压和电流进行监测，并筛选得到故障电源。
5.根据权利要求4所述的一种飞机分布式远程配电系统低压直流非线性负载模拟装置，其特征在于，还包括：
上位机(6)，与所述监测控制器(5)连接；
所述上位机(6)用于设定每个所述升压变换器(11)的电流和功率，并将控制指令发送给所述监测控制器(5)，以实现可变载控制；和/或
所述上位机(6)用于对每个所述升压变换器(11)的电压和电流值进行实时记录和/或显示，以及根据监测结果进行报警。
6.根据权利要求3所述的一种飞机分布式远程配电系统低压直流非线性负载模拟装置，其特征在于，所述逆变模块(3)还包括：控制电源(34)、CPU控制板(35)和接口板(36)；
所述控制电源(34)与所述接口板(36)连接，用于为所述接口板(36)提供电能，以驱动所述直流变换回路(31)和所述直交流变换回路(32)中的开关器件；
所述CPU控制板(35)与所述接口板(36)连接，按照预设的恒压指令，对所述直流变换回路(31)的输入电压进行恒压控制；
所述CPU控制板(35)用于控制所述直交流变换回路(32)中的开关器件按照PWM开关信号进行相应的开通和关断，得到三相50Hz的正弦波交流电。
7.根据权利要求1所述的一种飞机分布式远程配电系统低压直流非线性负载模拟装置，其特征在于，所述交流电网(4)还连接至所述直流电源模块(2)的输入端，用于为电源提供交流电能。
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