一种直流电网计算方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及飞机电源系统设计领域，具体而言，涉及一种直流电网计算方法及装 置。
【背景技术】
[0002] 相关技术中，飞机直流电网计算方法基本流程如下：统计各汇流条负载水平、估算 负载电流、计算线路压降；重复上述步骤对每条线路进行计算即可完成整个电网计算。图1 是根据相关技术中的直流电路示意图，如图1所示，其主要计算流程如下：
[0003] 当已知汇流条I的电压幅值为％、线路电阻为r。首先需要统计出汇流条II上总 的负载功率P，此时电网计算目的是获取线路压降以及汇流条II上的电压幅值V"。
[0004] (1)忽略线路损耗，估算线路的电流I。一般情况下飞机直流电网额定电压为28V， 因此线路中电流大小约为
[0005] I:垄
[0006] (2)根据线路电流和电阻计算线路压降AV，由欧姆定律可知
[0007]AV=IXr
[0008] (3)根据始端电压和线路压降计算汇流条II的电压V"
[0009]V"=VrAV
[0010] 通过以上步骤就能得到给定负载水平时，单跟直流线路的压降以及线路末端电 压，重复使用该过程即可完成整个飞机直流电网的计算工作。
[0011] 可以看出，该方法在计算线路电流时首先忽略了线路损耗，并假设了线路电流为 定值，因此会一定程度降低计算准确性；同时计算流程复杂，每计算一条线路都需要重复进 行以上几个步骤；并且该方法是一种适用于人工计算的简化算法，不利于程序实现，当网络 拓扑增大时计算量显著增加。
[0012] 因此，常规飞机直流电网计算方法存在计算结果准确性低、计算流程复杂、人工计 算量大等缺点。而随着计算机技术不断发展，对飞机直流电网进行精确计算称为可能。
【发明内容】
[0013] 本发明提供了一种直流电网计算方法及装置，以至少解决存在一定系统误差，并 且计算效率低的问题。
[0014] 根据本发明的一个方面，提供了一种直流电网计算方法，该方法包括：确定每个直 流汇流条的线路总输出功率，其中，所述线路总输出功率是所述每个直流汇流条的向与其 相连的所有线路流出的总功率；根据所述线路总输出功率、负载功率确定所述每个直流汇 流条的功率平衡方程，其中，所述负载是所述直流电网中的用电设备；根据所述每个直流汇 流条的功率平衡方程得到功率平衡方程组，并根据所述功率平衡方程组联合求解所述每个 直流汇流条的电压。
[0015] 优选地，根据如下公式确定所述每个直流汇流条的所述线路总输出功 率：
其中，Pi是所述线路总输出功率，V i是第i个直流汇流条的电压 值，V,是与所述第i个直流汇流条相邻的至少一个直流汇流条的电压值，Ru是所述第i个 直流汇流条与所述第j个直流汇流条之间的线路电阻值。
[0016] 优选地，根据所述线路总输出功率、所述负载功率确定所述每个直流汇流条的功 率平衡方程为：
其中，Pu是接在第i个直流汇流条上的负载功 率，i= 1，2,……，n，n是系统中直流汇流条的个数。
[0017] 优选地，在包含n个汇流条的直流系统中，根据所述每个直流汇流条的功率平衡 方程得到的所述功率平衡方程组为：
[0018]
[0019] 优选地，根据所述功率平衡方程组联合求解所述每个直流汇流条的电压包括：根 据牛顿法求解所述功率平衡方程组，得到所述每个直流汇流条的电压。
[0020] 根据本发明的另一方面，提供了一种直流电网计算装置，包括：线路总功率计算模 块，用于确定每个直流汇流条的线路总输出功率，其中，所述线路总输出功率是所述每个直 流汇流条的向与其相连的所有线路流出的总功率；功率平衡方程确定模块，用于根据所述 线路总输出功率、负载功率确定所述每个直流汇流条的功率平衡方程，其中，所述负载是所 述直流电网中的用电设备；功率平衡方程组确定模块，用于根据所述每个直流汇流条的功 率平衡方程得到功率平衡方程组，并根据所述功率平衡方程组联合求解所述每个直流汇流 条的电压。
[0021] 优选地，所述线路总功率计算模块还用于根据如下公式确定所述每个直流汇流条 的所述线路总输出功率：
库中，Pi是所述线路总输出功率，V i是第i 个直流汇流条的电压值，V,是与所述第i个直流汇流条相邻的至少一个直流汇流条的电压 值，h是所述第i个直流汇流条与所述第j个直流汇流条之间的线路电阻值。
[0022] 优选地，所述功率平衡方程确定模块确定的所述每个直流汇流条的功率平衡方 程为：
其中，Pu是与第i个直流汇流条相连的负载功率，i= 1,2,……，n，其中n是直流汇流条的个数。
[0023] 优选地，在包含n个汇流条的直流系统中，所述功率平衡方程组确定的所述功率 平衡方程组为：
[0024]
[0025] 优选地，所述功率平衡方程组确定模块还包括电压确定单元，用于根据牛顿法求 解所述
[0026] 功率平衡方程组，得到所述每个直流汇流条的电压。
[0027] 通过本发明，采用确定每个直流汇流条的线路总输出功率，其中，所述线路总输出 功率是所述每个直流汇流条的向与其相连的所有线路流出的总功率；根据所述线路总输出 功率、负载功率确定所述每个直流汇流条的功率平衡方程，其中，所述负载是所述直流电网 中的用电设备；根据所述每个直流汇流条的功率平衡方程得到功率平衡方程组，并根据所 述功率平衡方程组联合求解所述每个直流汇流条的电压，解决了相关技术中存在一定系统 误差的问题，进而达到了提高计算准确性的效果。
【附图说明】
[0028] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0029] 图1是根据相关技术中的直流电路不意图一；
[0030] 图2是根据本发明实施例中的直流电路示意图一；
[0031] 图3是根据本发明实施例中的直流电路示意图二；
[0032] 图4是根据本发明实施例中的直流电路示意图三；
[0033] 图5是根据本发明实施例的民机直流电网局部示意图；
[0034] 图6是根据本发明实施例的直流电网计算方法的流程图。
【具体实施方式】
[0035] 下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的 情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0036] 本发明实施例提出了一种直流电网计算方法，该方法通过联立求解各汇流条功率 平衡方程进行电网计算，避免了已有方法存在近似和简化的缺点，提高了计算结果准确性； 同时便于程序编制，显著缩短了电网计算时间，避免了人工计算产生误差的可能性。该方 法适用于各种电网构型以及不同负载模型下的直流电网计算问题，具有较高的实际应用价 值。
[0037] 图2是根据本发明实施例中的直流电路示意图一，如图2所示，在该直流线路中， 已知该导线电阻为r，其两端汇流条编号分别为I和II，其电压幅值分别为％和V"。
[0038] 针对图2所示的直流电路，本发明实施例提供的直流电网计算方法可以通过步骤 实现。
[0039] 此时导线流过的电流大小为
[0040]
(1)
[0041] 则由汇流条I流向导线的功率为
[0042]Pl=\lllu (2)
[0043] 将⑴式代入⑵式展开可得
[0044]
m
[0045] 由电路理论可知：当功率由汇流条流向导线时，（3)式计算结果为正；当功率由导 线流向汇流条时，其计算结果为负。
[0046] 图3是根据本发明实施例中的直流电路示意图二，如图3所示，该直流电路具有接 有多根导线的汇流条i。图中与汇流条i相连的汇流条编号为k，l，……，m。并用jGi表 示这些与汇流条i连接的汇流条编号集合。
[0047] 此时汇流条i向系统注入的功率应等于该汇流条向各条线路注入的功率之和，由 (4)式可得该汇流条i向所有线路流入的总功率为
[0048]
[0049] 式中：心为汇流条i与j间的线路电阻。
[0050] 将⑷式展开并整理如下
[0051]
⑶
[0052] 当连在汇流条i上的负载功率为^寸，根据能量守恒原理，负载功率和流向线路 的功率之和应为零，即应满足
[0053]
[0054] 此时，（6)式即为汇流条i的功率平衡方程。可以看出，在直流电网计算中每个汇 流条都能得到（6)式所示的功率平衡方程，本方法将该方程作为电网计算的基本方程式， 通过联立求解该方程组即可得完成电网计算。
[0055] 图4是根据相关技术中的直流电路示意图三，图中节点0为调压点，电网计算目标 是求解除调压点外其余n个汇流条电压值。
[0056] 针对图4所示的直流电路示意图，本发明实例提供的直流电网计算方法可以通过 以下步骤实现。
[0057] 1)对于节点0,作为调压点该汇流条电压V在运行过程中基本不变，因此应作为已 知量在电网计算中预先给定。
[0058] 2)对于除调压点（节点0)以外的n个汇流条，此时电网计算待求量为这些流条的 电压，因此共有n个待求量，将其按汇流条编号顺序排列为
[0059]x= [V^V^ - ,Vn]T (7)
[0060] 由（6)式可知，每个汇流条均可推导得到一个功率平衡方程，在包含n个汇流条的 直流系统中，将其按汇流条编号次序排列为
[0061]
[0062] 由（7)式可知，此时待求的未知量个数等于n，而⑶式中的方程数也等于n，因此 方程数等于待求量数。通过求解（8)式就能得到x向量中的各汇流条电压。
[0063] 可以看出，此时直流电网计算问题已转化为一个非线性方程组的求解问题，当线 路参数和负载大小给定时采用合适方法即可求解。
[0064] 此时采用了牛顿-拉夫逊法对该方程组进行了求解。该方法是非线性方程计算的 经典方法，它将非线性方程组的求解问题转化为反复对相应的线性方程求解的过程，该过 程通常称为逐次线性化。将（8)式对各待求量求偏导数得到的线性化方程为
[0065]
[0066] 式中：等式