一種直流電網(wǎng)計(jì)算方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及飛機(jī)電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種直流電網(wǎng)計(jì)算方法及裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 相關(guān)技術(shù)中，飛機(jī)直流電網(wǎng)計(jì)算方法基本流程如下：統(tǒng)計(jì)各匯流條負(fù)載水平、估算 負(fù)載電流、計(jì)算線路壓降；重復(fù)上述步驟對每條線路進(jìn)行計(jì)算即可完成整個(gè)電網(wǎng)計(jì)算。圖1 是根據(jù)相關(guān)技術(shù)中的直流電路示意圖，如圖1所示，其主要計(jì)算流程如下：
[0003] 當(dāng)已知匯流條I的電壓幅值為％、線路電阻為r。首先需要統(tǒng)計(jì)出匯流條II上總 的負(fù)載功率P，此時(shí)電網(wǎng)計(jì)算目的是獲取線路壓降以及匯流條II上的電壓幅值V"。
[0004] (1)忽略線路損耗，估算線路的電流I。一般情況下飛機(jī)直流電網(wǎng)額定電壓為28V， 因此線路中電流大小約為
[0005] I:壟
[0006] (2)根據(jù)線路電流和電阻計(jì)算線路壓降A(chǔ)V，由歐姆定律可知
[0007]AV=IXr
[0008] (3)根據(jù)始端電壓和線路壓降計(jì)算匯流條II的電壓V"
[0009]V"=VrAV
[0010] 通過以上步驟就能得到給定負(fù)載水平時(shí)，單跟直流線路的壓降以及線路末端電 壓，重復(fù)使用該過程即可完成整個(gè)飛機(jī)直流電網(wǎng)的計(jì)算工作。
[0011] 可以看出，該方法在計(jì)算線路電流時(shí)首先忽略了線路損耗，并假設(shè)了線路電流為 定值，因此會一定程度降低計(jì)算準(zhǔn)確性；同時(shí)計(jì)算流程復(fù)雜，每計(jì)算一條線路都需要重復(fù)進(jìn) 行以上幾個(gè)步驟；并且該方法是一種適用于人工計(jì)算的簡化算法，不利于程序?qū)崿F(xiàn)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò) 拓?fù)湓龃髸r(shí)計(jì)算量顯著增加。
[0012] 因此，常規(guī)飛機(jī)直流電網(wǎng)計(jì)算方法存在計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性低、計(jì)算流程復(fù)雜、人工計(jì) 算量大等缺點(diǎn)。而隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展，對飛機(jī)直流電網(wǎng)進(jìn)行精確計(jì)算稱為可能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明提供了一種直流電網(wǎng)計(jì)算方法及裝置，以至少解決存在一定系統(tǒng)誤差，并 且計(jì)算效率低的問題。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種直流電網(wǎng)計(jì)算方法，該方法包括：確定每個(gè)直 流匯流條的線路總輸出功率，其中，所述線路總輸出功率是所述每個(gè)直流匯流條的向與其 相連的所有線路流出的總功率；根據(jù)所述線路總輸出功率、負(fù)載功率確定所述每個(gè)直流匯 流條的功率平衡方程，其中，所述負(fù)載是所述直流電網(wǎng)中的用電設(shè)備；根據(jù)所述每個(gè)直流匯 流條的功率平衡方程得到功率平衡方程組，并根據(jù)所述功率平衡方程組聯(lián)合求解所述每個(gè) 直流匯流條的電壓。
[0015] 優(yōu)選地，根據(jù)如下公式確定所述每個(gè)直流匯流條的所述線路總輸出功 率：
其中，Pi是所述線路總輸出功率，V i是第i個(gè)直流匯流條的電壓 值，V,是與所述第i個(gè)直流匯流條相鄰的至少一個(gè)直流匯流條的電壓值，Ru是所述第i個(gè) 直流匯流條與所述第j個(gè)直流匯流條之間的線路電阻值。
[0016] 優(yōu)選地，根據(jù)所述線路總輸出功率、所述負(fù)載功率確定所述每個(gè)直流匯流條的功 率平衡方程為：
其中，Pu是接在第i個(gè)直流匯流條上的負(fù)載功 率，i= 1，2,……，n，n是系統(tǒng)中直流匯流條的個(gè)數(shù)。
[0017] 優(yōu)選地，在包含n個(gè)匯流條的直流系統(tǒng)中，根據(jù)所述每個(gè)直流匯流條的功率平衡 方程得到的所述功率平衡方程組為：
[0018]
[0019] 優(yōu)選地，根據(jù)所述功率平衡方程組聯(lián)合求解所述每個(gè)直流匯流條的電壓包括：根 據(jù)牛頓法求解所述功率平衡方程組，得到所述每個(gè)直流匯流條的電壓。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種直流電網(wǎng)計(jì)算裝置，包括：線路總功率計(jì)算模 塊，用于確定每個(gè)直流匯流條的線路總輸出功率，其中，所述線路總輸出功率是所述每個(gè)直 流匯流條的向與其相連的所有線路流出的總功率；功率平衡方程確定模塊，用于根據(jù)所述 線路總輸出功率、負(fù)載功率確定所述每個(gè)直流匯流條的功率平衡方程，其中，所述負(fù)載是所 述直流電網(wǎng)中的用電設(shè)備；功率平衡方程組確定模塊，用于根據(jù)所述每個(gè)直流匯流條的功 率平衡方程得到功率平衡方程組，并根據(jù)所述功率平衡方程組聯(lián)合求解所述每個(gè)直流匯流 條的電壓。
[0021] 優(yōu)選地，所述線路總功率計(jì)算模塊還用于根據(jù)如下公式確定所述每個(gè)直流匯流條 的所述線路總輸出功率：
庫中，Pi是所述線路總輸出功率，V i是第i 個(gè)直流匯流條的電壓值，V,是與所述第i個(gè)直流匯流條相鄰的至少一個(gè)直流匯流條的電壓 值，h是所述第i個(gè)直流匯流條與所述第j個(gè)直流匯流條之間的線路電阻值。
[0022] 優(yōu)選地，所述功率平衡方程確定模塊確定的所述每個(gè)直流匯流條的功率平衡方 程為：
其中，Pu是與第i個(gè)直流匯流條相連的負(fù)載功率，i= 1,2,……，n，其中n是直流匯流條的個(gè)數(shù)。
[0023] 優(yōu)選地，在包含n個(gè)匯流條的直流系統(tǒng)中，所述功率平衡方程組確定的所述功率 平衡方程組為：
[0024]
[0025] 優(yōu)選地，所述功率平衡方程組確定模塊還包括電壓確定單元，用于根據(jù)牛頓法求 解所述
[0026] 功率平衡方程組，得到所述每個(gè)直流匯流條的電壓。
[0027] 通過本發(fā)明，采用確定每個(gè)直流匯流條的線路總輸出功率，其中，所述線路總輸出 功率是所述每個(gè)直流匯流條的向與其相連的所有線路流出的總功率；根據(jù)所述線路總輸出 功率、負(fù)載功率確定所述每個(gè)直流匯流條的功率平衡方程，其中，所述負(fù)載是所述直流電網(wǎng) 中的用電設(shè)備；根據(jù)所述每個(gè)直流匯流條的功率平衡方程得到功率平衡方程組，并根據(jù)所 述功率平衡方程組聯(lián)合求解所述每個(gè)直流匯流條的電壓，解決了相關(guān)技術(shù)中存在一定系統(tǒng) 誤差的問題，進(jìn)而達(dá)到了提高計(jì)算準(zhǔn)確性的效果。
【附圖說明】
[0028] 此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā) 明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0029] 圖1是根據(jù)相關(guān)技術(shù)中的直流電路不意圖一；
[0030] 圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例中的直流電路示意圖一；
[0031] 圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例中的直流電路示意圖二；
[0032] 圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例中的直流電路示意圖三；
[0033] 圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的民機(jī)直流電網(wǎng)局部示意圖；
[0034] 圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的直流電網(wǎng)計(jì)算方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 下文中將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。需要說明的是，在不沖突的 情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0036] 本發(fā)明實(shí)施例提出了一種直流電網(wǎng)計(jì)算方法，該方法通過聯(lián)立求解各匯流條功率 平衡方程進(jìn)行電網(wǎng)計(jì)算，避免了已有方法存在近似和簡化的缺點(diǎn)，提高了計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性； 同時(shí)便于程序編制，顯著縮短了電網(wǎng)計(jì)算時(shí)間，避免了人工計(jì)算產(chǎn)生誤差的可能性。該方 法適用于各種電網(wǎng)構(gòu)型以及不同負(fù)載模型下的直流電網(wǎng)計(jì)算問題，具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià) 值。
[0037] 圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例中的直流電路示意圖一，如圖2所示，在該直流線路中， 已知該導(dǎo)線電阻為r，其兩端匯流條編號分別為I和II，其電壓幅值分別為％和V"。
[0038] 針對圖2所示的直流電路，本發(fā)明實(shí)施例提供的直流電網(wǎng)計(jì)算方法可以通過步驟 實(shí)現(xiàn)。
[0039] 此時(shí)導(dǎo)線流過的電流大小為
[0040]
(1)
[0041] 則由匯流條I流向?qū)Ь€的功率為
[0042]Pl=\lllu (2)
[0043] 將⑴式代入⑵式展開可得
[0044]
m
[0045] 由電路理論可知：當(dāng)功率由匯流條流向?qū)Ь€時(shí)，（3)式計(jì)算結(jié)果為正；當(dāng)功率由導(dǎo) 線流向匯流條時(shí)，其計(jì)算結(jié)果為負(fù)。
[0046] 圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例中的直流電路示意圖二，如圖3所示，該直流電路具有接 有多根導(dǎo)線的匯流條i。圖中與匯流條i相連的匯流條編號為k，l，……，m。并用jGi表 示這些與匯流條i連接的匯流條編號集合。
[0047] 此時(shí)匯流條i向系統(tǒng)注入的功率應(yīng)等于該匯流條向各條線路注入的功率之和，由 (4)式可得該匯流條i向所有線路流入的總功率為
[0048]
[0049] 式中：心為匯流條i與j間的線路電阻。
[0050] 將⑷式展開并整理如下
[0051]
⑶
[0052] 當(dāng)連在匯流條i上的負(fù)載功率為^寸，根據(jù)能量守恒原理，負(fù)載功率和流向線路 的功率之和應(yīng)為零，即應(yīng)滿足
[0053]
[0054] 此時(shí)，（6)式即為匯流條i的功率平衡方程?？梢钥闯?，在直流電網(wǎng)計(jì)算中每個(gè)匯 流條都能得到（6)式所示的功率平衡方程，本方法將該方程作為電網(wǎng)計(jì)算的基本方程式， 通過聯(lián)立求解該方程組即可得完成電網(wǎng)計(jì)算。
[0055] 圖4是根據(jù)相關(guān)技術(shù)中的直流電路示意圖三，圖中節(jié)點(diǎn)0為調(diào)壓點(diǎn)，電網(wǎng)計(jì)算目標(biāo) 是求解除調(diào)壓點(diǎn)外其余n個(gè)匯流條電壓值。
[0056] 針對圖4所示的直流電路示意圖，本發(fā)明實(shí)例提供的直流電網(wǎng)計(jì)算方法可以通過 以下步驟實(shí)現(xiàn)。
[0057] 1)對于節(jié)點(diǎn)0,作為調(diào)壓點(diǎn)該匯流條電壓V在運(yùn)行過程中基本不變，因此應(yīng)作為已 知量在電網(wǎng)計(jì)算中預(yù)先給定。
[0058] 2)對于除調(diào)壓點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)0)以外的n個(gè)匯流條，此時(shí)電網(wǎng)計(jì)算待求量為這些流條的 電壓，因此共有n個(gè)待求量，將其按匯流條編號順序排列為
[0059]x= [V^V^ - ,Vn]T (7)
[0060] 由（6)式可知，每個(gè)匯流條均可推導(dǎo)得到一個(gè)功率平衡方程，在包含n個(gè)匯流條的 直流系統(tǒng)中，將其按匯流條編號次序排列為
[0061]
[0062] 由（7)式可知，此時(shí)待求的未知量個(gè)數(shù)等于n，而⑶式中的方程數(shù)也等于n，因此 方程數(shù)等于待求量數(shù)。通過求解（8)式就能得到x向量中的各匯流條電壓。
[0063] 可以看出，此時(shí)直流電網(wǎng)計(jì)算問題已轉(zhuǎn)化為一個(gè)非線性方程組的求解問題，當(dāng)線 路參數(shù)和負(fù)載大小給定時(shí)采用合適方法即可求解。
[0064] 此時(shí)采用了牛頓-拉夫遜法對該方程組進(jìn)行了求解。該方法是非線性方程計(jì)算的 經(jīng)典方法，它將非線性方程組的求解問題轉(zhuǎn)化為反復(fù)對相應(yīng)的線性方程求解的過程，該過 程通常稱為逐次線性化。將（8)式對各待求量求偏導(dǎo)數(shù)得到的線性化方程為
[0065]
[0066] 式中：等式