飛機電源系統(tǒng)過壓保護(hù)的實現(xiàn)方式研究

馬小軍+張琦

摘 要：由于飛機電源系統(tǒng)設(shè)計相對較為復(fù)雜，變頻電源系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、體積較小、重量輕、可靠性高的優(yōu)點，在對飛機運用的時候，需要對電源過壓的情況進(jìn)行保護(hù)，有效地提高飛機的質(zhì)量。為了能夠更好地保護(hù)電源系統(tǒng)，對發(fā)電機輸出的電壓進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，提高設(shè)計的準(zhǔn)確性，對電壓進(jìn)行保護(hù)。文章通過對飛機電源系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，有效地保護(hù)電源電壓過高的情況，對飛機電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，并提出飛機電源系統(tǒng)過壓保護(hù)架構(gòu)的設(shè)計。

關(guān)鍵詞：變頻電源；調(diào)壓；過壓保護(hù)

在飛機電源系統(tǒng)上，其主要就是運用的400Hz的恒定頻率的交換電源，經(jīng)過恒定轉(zhuǎn)速保證發(fā)動機轉(zhuǎn)速的恒定，對發(fā)電機出現(xiàn)的超頻率現(xiàn)象進(jìn)行有效的控制，對于這類電源使用效率相對較低，可以適應(yīng)很多的發(fā)電系統(tǒng)不能有效啟動的發(fā)電機。對于變頻電源系統(tǒng)可以很好地消除這種影響，對于發(fā)電機齒輪之間的運動，在對飛機電源進(jìn)行有效傳輸?shù)臅r候，保證電流在360～800Hz的交換電。交換的電源系統(tǒng)為了更好的提高使用的效果，需具有設(shè)置簡單、重量較輕、體積比較小、能量轉(zhuǎn)換效率高、功率輸出高、可靠性高的優(yōu)勢，關(guān)于發(fā)動機的使用效率，在實際運用的時候要對飛機電源系統(tǒng)進(jìn)行全面的分析，對變頻系統(tǒng)在轉(zhuǎn)速應(yīng)用中提高使用效率，同時要具備電壓回升速度快和電壓較高的特點，是在控制變頻發(fā)電機輸出電壓的設(shè)計中主要作用，在生產(chǎn)中出現(xiàn)的高壓問題也就可以得到有效的控制，及時有效地保護(hù)使用裝置，成為變頻電源系統(tǒng)中有效的優(yōu)勢。

1 飛機電源系統(tǒng)工作原理

1.1 發(fā)電機的結(jié)構(gòu)

目前對于飛機電源系統(tǒng)的設(shè)計相對十分重視，在對電源系統(tǒng)中出現(xiàn)的過壓問題需要進(jìn)行有效的解決，保證電源的整體的穩(wěn)定性。其中發(fā)電機在不斷的發(fā)展的過程中，需要對飛機電源系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計保護(hù)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也要進(jìn)行充分的分析，保證內(nèi)部結(jié)構(gòu)的整體效果。在飛機主體發(fā)生變化的時候，需要對電機頻率進(jìn)行有效的控制，當(dāng)電機運轉(zhuǎn)時要對磁場進(jìn)行分析，在產(chǎn)生交流電的時候分析電源系統(tǒng)的使用可行性，對于三相交流電通過在磁場條件小放大，在經(jīng)過旋轉(zhuǎn)電流器進(jìn)行分析，保證發(fā)電機定子上產(chǎn)生的三相交流電，有效地為飛機提供電源。

1.2 飛機電壓的調(diào)壓和保護(hù)原理

在飛機電源系統(tǒng)出現(xiàn)失常的情況下，需要對發(fā)電機進(jìn)行全面的供電設(shè)備，也就需要準(zhǔn)備備用電源，通過變壓調(diào)節(jié)電流為直流供電設(shè)備，對于使用的同步發(fā)電機在調(diào)節(jié)電源系統(tǒng)中起到很好的效果，可以有效控制電源系統(tǒng)。對于APU系統(tǒng)不斷檢測發(fā)電機的輸出電壓，通過對內(nèi)部電壓進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)保證電流的輸出情況，對發(fā)電機的磁場進(jìn)行改變，對電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。當(dāng)出現(xiàn)磁場同時為APU系統(tǒng)供電，應(yīng)對發(fā)電機輸出電壓進(jìn)行檢測，保證電壓的極限輸出效果，可以檢測過壓問題，這個時候就可以對磁場供電出現(xiàn)的問題進(jìn)行及時的處理，斷開發(fā)電機的接收器，及時把發(fā)電機和飛機電源系統(tǒng)斷開，對出現(xiàn)的故障進(jìn)行處理。

2 飛機電源系統(tǒng)的電壓極限和安全性要求

由于變頻發(fā)電系統(tǒng)就是通過對電源系統(tǒng)的同步發(fā)電進(jìn)行的，轉(zhuǎn)速具有較高的控制性，對于每一臺發(fā)電系統(tǒng)來說，其轉(zhuǎn)速規(guī)模都可以達(dá)到10800～24000rpm。因此，對于變頻電源系統(tǒng)可以有效的回升電壓的特點，必須有效控制變頻發(fā)電系統(tǒng)輸出的電壓，保證在使用的范圍中；同時發(fā)電過程中必須對出現(xiàn)故障及時的處理，才能更好的保障供電設(shè)備不受損壞，變頻發(fā)電機的輸入電壓極限和故障處理的安全性要求在相關(guān)規(guī)范要求和航天要求中有所規(guī)定，具體介紹如下：

2.1 規(guī)范要求

MIL-STD-704F規(guī)定了正常工作情況下變頻發(fā)電機輸出電壓的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)的特性參數(shù)。對于一些正常工作中主要包括電設(shè)備的使用，以及發(fā)電機的轉(zhuǎn)速的變化，通過對電壓的調(diào)節(jié)，更好地保證電源的同步和聯(lián)系，以及對外部電源的提供。在轉(zhuǎn)換電壓的時候要對供電系統(tǒng)進(jìn)行分析調(diào)節(jié)，同時需要對工作進(jìn)行正常的維持，保證原來工作的準(zhǔn)確性要求。在使用正常的條件下，變頻發(fā)電機要保持電壓在規(guī)定的范圍，保證發(fā)電機在飛機系統(tǒng)中正常的運用。

2.2 適航要求

對于中國航天飛機電源系統(tǒng)故障處理中要保證飛機的安全使用，具體的要求如下：飛機電源系統(tǒng)要進(jìn)行先關(guān)的設(shè)計，在保證使用效果的同時提高電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性，必須符合以下規(guī)定：（1）發(fā)生任何妨礙飛機安全效果的都不能進(jìn)行設(shè)置；（2）飛機在降低飛機能力的時候保證飛機效率，保證飛行過程的機組處理能力，保證設(shè)備裝置的安全使用效果；發(fā)電體系中的保護(hù)和控制裝置的籌劃，必須能充分迅速的斷電，并將錯誤電源和輸電設(shè)備與其相聯(lián)系干系的匯流條斷開，防止出現(xiàn)危險的過壓和其余錯誤。

3 飛機電源系統(tǒng)的過壓保護(hù)

3.1 過壓故障的失效等級

對于發(fā)電機輸出的電壓超過工作的使用頻率的時候，也要通過對裝置的限制進(jìn)行處理，根據(jù)對使用功率的大小進(jìn)行分析，提高電源輸出系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。根據(jù)對發(fā)電機通過的電流進(jìn)行分析，在發(fā)電機輸出電壓上升速率非常高的時候，也就要對電源體系對大功率的設(shè)備結(jié)束供電，減少出現(xiàn)錯誤的電源信息。在電源系統(tǒng)處于飽和的狀態(tài)的時候，將會引起發(fā)電機輸出電壓迅速上升，也就會傷害后面的用電設(shè)備。根據(jù)飛機使用的安全性分析，飛機電源系統(tǒng)很多情況下高壓會導(dǎo)致供電失效，就會妨礙飛機的正常工作，出現(xiàn)安全事故，導(dǎo)致大部分的乘員死亡和飛機的損壞。

3.2 傳統(tǒng)過壓保護(hù)方案

對于傳統(tǒng)的飛機發(fā)電系統(tǒng)對高壓的情況進(jìn)行保護(hù)設(shè)置的時候，也就實現(xiàn)了APU體系，對于這種系統(tǒng)檢測發(fā)電機輸出電壓超過工作的瞬間極限，就會對電壓進(jìn)行保護(hù)，切斷電機的供電系統(tǒng)。但是由于這種系統(tǒng)保護(hù)的時間具有一定的期限，需要對電流回來和發(fā)電機電壓變革的效率很高，將使得發(fā)電機輸出的電壓斷開發(fā)生嚴(yán)重的過壓，不能滿足使用的效果。

3.3 提高冗余過壓保護(hù)的必要性

出于提高航行的安全性的要求考慮，對變頻電源體系增長在APU體系采取獨立使用，更好的提高系統(tǒng)的使用效果，與APU體系共同實現(xiàn)系統(tǒng)過壓保護(hù)。冗余過壓保護(hù)裝配的籌劃完全由硬件電路實現(xiàn)，其響應(yīng)速度更快、舉動時間更短。在生產(chǎn)迅速上升的過壓錯誤的時候，要對系統(tǒng)進(jìn)行及時的保護(hù)，同時，增長的冗余過壓保護(hù)裝配作為一個獨立的設(shè)備與APU體系共同進(jìn)行過壓保護(hù)，使得飛機電源體系過壓保護(hù)功能的失效概率能夠滿足CCAR第25.1309條的要求。

4 結(jié)束語

本文通過對飛機電源系統(tǒng)對發(fā)電機進(jìn)行有效的分析，保證電源系統(tǒng)的有效供電，對飛機電源系統(tǒng)轉(zhuǎn)速變化的范圍，電壓上升速率快提高發(fā)電電壓的特點，保證能夠更好的滿足安全性的要求，指出飛機電源系統(tǒng)的保護(hù)裝置的必要性，提出飛機電源系統(tǒng)保護(hù)裝置的設(shè)計。

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