توليد توان الكتريكي با قابليت اطمينان بالا در هواپيما بر اساس ساختار هوشمند كنترل افتي ژنراتورها

High-Reliability Electric Power Generation System for Aircraft Based on Generators Smart Droop Control Method

پيشرفت تكنولوژي الكترونيك قدرت، افزايش قابليت اطمينان سيستم­هاي توزيع توان و سيستم­ هاي محرك كنترل پرواز، استفاده از انرژي الكتريكي براي تامين توان هواپيماهاي پيشرفته را مورد توجه قرار داده است. اين امر باعث شكل­ گيري مفهوم هواپيماي عمدتاً الكتريكي شده است. در اين مقاله ساختار جديدي براي توليد توان مورد نياز بارهاي الكتريكي در هواپيما پيشنهاد مي­ شود. سيستم توليد و مصرف توان الكتريكي در هواپيما به­ صورت يك ريزشبكه مدل مي­ شود. مكانيزم توليد توان بر پايه اينورترهاي منبع ولتاژ است. تغذيه جريان مستقيم اينورترها با يكسوسازي خروجي ژنراتورهاي القايي فراهم مي شود. توان مكانيكي مورد نياز ژنراتورها نيز توسط موتورهاي توربوجت تامين مي ­شود. بر اين اساس، تخصيص هوشمند توان اكتيو بين ژنراتورها با بهره­ گيري از كنترل افتي بهبود يافته محقق مي­ شود. ضرايب افتي بهينه ژنراتورها با تركيب روش ­هاي مبتني بر روش­ هاي رياضي گراديان نزولي و حداقل­ سازي ميانگين مربعات انحراف فركانس تخصيص مي ­يابد. شبكه الكتريكي هواپيما با كنترل ­كننده پيشنهادي در نرم افزار متلب شبيه­ سازي شده و عملكرد آن مورد بررسي قرار مي­ گيرد. نتايج شبيه ­سازي نشان ­دهنده آن است كه تخصيص مناسب توان بين ژنراتورها انجام مي­ شود. مزيت روش پيشنهادي نسبت به ساختار مرسوم در هواپيما، حذف واسط مكانيكي ايجادكننده سرعت ثابت و افزايش قابليت اطمينان سيستم توليد برق است.

Advances in power electronic applications, high reliability power distribution systems and flight control propulsion technologies, have increased the utilization of electric power in modern aircrafts. This has led to the concept of more electric aircraft. In this paper, a new structure is proposed to generate the electric power in aircraft. The aircraft power generation and consumption system is modeled as a microgrid. The proposed more-reliable power generation system is based on induction generator, rectifier and voltage source inverter. Induction generator is coupled with turbojet motor. The smart active power sharing between generators is achieved by using improved droop control method. Optimal droop coefficients are assigned by combining mathematical approaches including descending gradient method and minimizing the mean squares of the frequency deviation. The aircraft electrical network is simulated with the proposed controller in MATLAB and its performance is analyzed. The simulation results show the proper power sharing between generators. The advantages of the proposed method over the conventional structure include the elimination of the mechanical constant speed drive which increase reliability and proper power sharing.