專利名稱：一種儲能電池與航空發(fā)電機的拓撲連接結(jié)構(gòu)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種儲能電池與航空發(fā)電機的拓撲連接結(jié)構(gòu)，屬于航空發(fā)電機技術領域。
背景技術：
隨著世界航空業(yè)的快速發(fā)展，電力電子新技術、新材料、新設備被越來越廣泛地應用到民用航空領域中。采用大容量、高效率、頻率范圍廣，同時不會降低供電特性、電能質(zhì)量穩(wěn)定的供電系統(tǒng)，對提高民航飛行安全，促進行業(yè)穩(wěn)步、協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展起著舉足輕重的作用?，F(xiàn)代電力電子技術的發(fā)展和飛機自動化水平的不斷提高，使得計算機和各種先進電氣電子設備將越來越多地在飛機上使用。飛機供電容量的增大與變頻供電系統(tǒng)的供電質(zhì)量問題也將日益突出，這直接關系到先進電氣設備功能的發(fā)揮和飛機的飛行安全。為了使得航空發(fā)電機輸出電壓恒定，航空發(fā)電機往往并不能運行在最高效率點， 從而滿足供電系統(tǒng)對電壓的要求，這導致電能資源的浪費。為了解決這個問題，可以考慮利用儲能技術來配合航空發(fā)電機的出力，通過儲能電池的充放電控制，來使得航空發(fā)電機及儲能電池組成的供電系統(tǒng)出力波動小，滿足電能質(zhì)量要求。由此可見，儲能技術與航空發(fā)電系統(tǒng)的配合使得發(fā)電機可以運行在更高的工作效率點，從而提高對電能資源的有效利用。 因此，儲能技術在航空發(fā)電系統(tǒng)中的應用具有一定的實用價值。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為了解決上述問題，提出一種儲能電池與航空發(fā)電機的拓撲連接結(jié)構(gòu)。一種儲能電池與航空發(fā)電機的拓撲連接結(jié)構(gòu)，包括發(fā)電機、AC/DC變流器、DC/AC 變流器、儲能電池、發(fā)電機主控制器、控制器和儲能系統(tǒng)控制器；發(fā)電機、AC/DC變流器、DC/AC變流器依次通過直流母線連接，儲能電池直接連接在航空發(fā)電機內(nèi)部交直流變換的直流母線上；發(fā)電機主控制器對發(fā)電機的輸出進行采樣得到原始值，通過數(shù)字低通濾波器進行濾波后，得到目標值，目標值與原始值的差即為儲能電池充放電的功率，若差值為正，儲能電池放電；若為負，儲能電池充電；發(fā)電機主控制器將儲能電池充放電的功率輸給控制器；控制器通過儲能系統(tǒng)控制器對AC/DC變流器、DC/AC變流器、儲能電池進行控制，通過不斷調(diào)整AC/DC變流器及DC/AC變流器的功率差來控制儲能電池的充放電，達到輸入功率、儲能電池及輸出功率三者的平衡。本實用新型的優(yōu)點在于(1)布線簡單，減輕電纜及設備重量。本設計直接利用AC/DC變流器及DC/AC變流器來控制儲能電池的充放電，不需要額外的DC/DC雙向PCS來對電池充放電進行控制，降低了成本，簡化了設計。同時使得重量減輕，可靠性得到提升。(2)提高供電系統(tǒng)的效率。由于通過儲能電池配合發(fā)電機的出力來保證供電系統(tǒng)總出力的穩(wěn)定，因而發(fā)電機可以工作在最高效率點，同時不必通過穩(wěn)壓裝置來浪費電能。因而在同樣的情況下，供電的效率更加高。

圖1是本實用新型的機構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型的一階低通濾波器幅頻特性曲線。圖中1-發(fā)電機2-AC/DC變流器 3-DC/AC變流器 4_儲能電池5-發(fā)電機主控制器 6-控制器7-儲能系統(tǒng)控制器
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。本實用新型是一種儲能電池與航空發(fā)電機的拓撲連接結(jié)構(gòu)，如圖1所示，包括發(fā)電機1、AC/DC變流器2、DC/AC變流器3、儲能電池4、發(fā)電機主控制器5、控制器6和儲能系統(tǒng)控制器7。發(fā)電機1、AC/DC變流器2、DC/AC變流器3依次通過直流母線連接，儲能電池4直接連接在航空發(fā)電機內(nèi)部交直流變換的直流母線上。發(fā)電機主控制器5對發(fā)電機1的輸出進行采樣得到原始值，通過數(shù)字低通濾波器進行濾波后，得到目標值，目標值與原始值的差即為儲能電池4充放電的功率，若差值為正，儲能電池4放電；若為負，儲能電池4充電。發(fā)電機主控制器5將儲能電池4充放電的功率輸給控制器6?？刂破?通過儲能系統(tǒng)控制器7對AC/DC變流器2、DC/AC變流器3、儲能電池4進行控制，通過不斷調(diào)整AC/DC變流器2及DC/AC變流器3的功率差來控制儲能電池4的充放電，達到輸入功率、儲能電池及輸出功率三者的平衡。對于儲能電池4的充放電控制策略，目標是利用其充放電來改變供電系統(tǒng)輸出功率的幅值，使注入母線的電能更加平穩(wěn)。對于儲能電池4容量計算方法，通過引入一階低通濾波器的數(shù)學模型，以一階低通濾波器的傳遞函數(shù)為基礎，通過迭代及數(shù)學推理，得到通過濾波器前后有功功率值的關系，對兩者的差進行時間積分后，得到的能量就是儲能電池4所需的容量。首先，通過航空發(fā)動機傳動帶動發(fā)電機1發(fā)電。發(fā)出的有功功率通過AC/DC變流器變?yōu)橹绷鳎谥绷髂妇€上并聯(lián)儲能電池4。儲能電池4輸出直流電，通過充放電來對直流母線上的電壓進行調(diào)整。調(diào)整后得到的電壓通過DC/AC變流器3變?yōu)榻涣鬏敵?，后面連接電源匯流母線。儲能電池4的充放電利用AC/DC變流器2及DC/AC變流器3的功率來控制。供電系統(tǒng)中設有控制器6對發(fā)電機1及儲能電池4分別進行監(jiān)控。對于儲能電池4的具體控制方法為對發(fā)電機1的輸出進行采樣得到原始值，通過數(shù)字一階低通濾波器進行濾波，得到目標值。目標值與原始值的差即為電池充放電的功率。 若差值為正，電池放電；若為負，電池充電。將低通濾波器模型引入到電池容量計算中?？紤]一階無源低通濾波器。其傳遞函數(shù)表達式如下[0026]
權利要求1. 一種儲能電池與航空發(fā)電機的拓撲連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括發(fā)電機、AC/DC變流器、DC/AC變流器、儲能電池、發(fā)電機主控制器、控制器和儲能系統(tǒng)控制器；發(fā)電機、AC/DC變流器、DC/AC變流器依次通過直流母線連接，儲能電池直接連接在航空發(fā)電機內(nèi)部交直流變換的直流母線上；發(fā)電機主控制器對發(fā)電機的輸出進行采樣得到原始值，通過數(shù)字低通濾波器進行濾波后，得到目標值，目標值與原始值的差即為儲能電池充放電的功率，若差值為正，儲能電池放電；若為負，儲能電池充電；發(fā)電機主控制器將儲能電池充放電的功率輸給控制器；控制器通過儲能系統(tǒng)控制器對AC/DC變流器、DC/AC變流器、儲能電池進行控制，通過不斷調(diào)整AC/DC變流器及DC/AC變流器的功率差來控制儲能電池的充放電，達到輸入功率、儲能電池及輸出功率三者的平衡。
專利摘要本實用新型公開了一種儲能電池與航空發(fā)電機的拓撲連接結(jié)構(gòu)，包括發(fā)電機、AC/DC變流器、DC/AC變流器、儲能電池、發(fā)電機主控制器、控制器和儲能系統(tǒng)控制器；發(fā)電機、AC/DC變流器、DC/AC變流器依次通過直流母線連接，儲能電池直接連接在航空發(fā)電機內(nèi)部交直流變換的直流母線上；發(fā)電機主控制器對發(fā)電機的輸出進行采樣得到原始值，通過數(shù)字低通濾波器進行濾波后，得到目標值，目標值與原始值的差即為儲能電池充放電的功率；發(fā)電機主控制器將儲能電池充放電的功率輸給控制器；控制器通過儲能系統(tǒng)控制器對AC/DC變流器、DC/AC變流器、儲能電池進行控制，達到輸入功率、儲能電池及輸出功率三者的平衡。
文檔編號H02J7/02GK202172301SQ201120327720
公開日2012年3月21日 申請日期2011年9月2日 優(yōu)先權日2011年9月2日
發(fā)明者劉沛清, 屈秋林, 田云, 賈玉紅, 陳起予 申請人:北京航空航天大學