飛機(jī)分布式配電中負(fù)載管理的實(shí)施

金勇

【摘 要】固態(tài)配電控制方式，在提高電氣負(fù)載管理自動(dòng)化水平的同時(shí)，也提高了配電系統(tǒng)的效率和可靠性。本文主要說明在固態(tài)控制配電方式中，通過對(duì)負(fù)載的分組和飛行過程中的構(gòu)型管理，實(shí)現(xiàn)電氣負(fù)載的自動(dòng)管理，并介紹了主動(dòng)被動(dòng)兩種負(fù)載管理理念。

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)配電；負(fù)載管理

0 引言

采用飛機(jī)電氣負(fù)載自動(dòng)管理技術(shù)是先進(jìn)飛機(jī)配電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。電氣負(fù)載管理中心是實(shí)現(xiàn)航空電氣負(fù)載控制與管理自動(dòng)化的重要組成部分，是飛機(jī)電氣系統(tǒng)的樞紐部件，其主要任務(wù)是通過機(jī)載總線接受來自電源系統(tǒng)的控制信息，同時(shí)對(duì)先進(jìn)飛機(jī)二次配電中心的分布式電力匯流條和固態(tài)功率控制器進(jìn)行控制與監(jiān)測(cè)，并將檢測(cè)及處理完的信息通過機(jī)載總線送到電源系統(tǒng)。

負(fù)載自動(dòng)管理的基本原則是，通過采用微機(jī)技術(shù)、總線技術(shù)和新型的配電裝置，在不同的供配電模式下，確保處于工作狀態(tài)的電氣負(fù)載的用電需求，始終在電源系統(tǒng)當(dāng)前可提供的電源容量范圍以內(nèi)，以免由于過載或構(gòu)型轉(zhuǎn)換等原因造成當(dāng)前供電電源的喪失。

1 飛機(jī)負(fù)載的分類

飛機(jī)電氣負(fù)載按重要性可分為關(guān)鍵飛行負(fù)載、關(guān)鍵任務(wù)負(fù)載、飛關(guān)鍵飛行負(fù)載。

1）關(guān)鍵飛行負(fù)載：它為保證飛機(jī)飛行安全所必需的用電設(shè)備。如果這些設(shè)備失效，不僅會(huì)引起飛行任務(wù)的中止，還會(huì)導(dǎo)致?lián)p毀飛機(jī)。因此，對(duì)于此種負(fù)載，要求有冗余備份

2）關(guān)鍵任務(wù)負(fù)載：它為完成特定的任務(wù)所需的用電設(shè)備。其功能失效將使飛機(jī)無法完成預(yù)定的任務(wù)。飛機(jī)上多數(shù)負(fù)載屬于關(guān)鍵任務(wù)負(fù)載，這些負(fù)載多數(shù)具有硬件冗余或者功能冗余。

3）非關(guān)鍵飛行負(fù)載：指飛機(jī)上除了關(guān)鍵飛行負(fù)載、關(guān)鍵任務(wù)負(fù)載之外的其他用電設(shè)備。這種用電設(shè)備一般是為了讓用戶得到更好的飛行體驗(yàn)與舒適度。

定量地分析，按照AC25.1309定義，可以根據(jù)負(fù)載失效后對(duì)飛機(jī)的影響，將負(fù)載劃分為表1所示的4種類型

2 負(fù)載管理的實(shí)施

負(fù)載管理的實(shí)施，靠的是負(fù)載管理計(jì)算機(jī)通過總線對(duì)下游固態(tài)功率控制器的控制和監(jiān)測(cè)。目前，負(fù)載按供電對(duì)象，分為大功率負(fù)載和一般負(fù)載兩類。大功率負(fù)載，是指交聯(lián)電流在7.5A，直流電流在15A以上的負(fù)載。一般負(fù)載，是指交流電流在7.5A，直流電流在15A以下的負(fù)載。目前，受限于功率和散熱，SSPC只能給一般負(fù)載進(jìn)行配電。對(duì)于大負(fù)載，一般采用機(jī)電式控制器，即在給負(fù)載配電的電路中接入繼電器，繼電器線圈采用SSPC進(jìn)行控制，并對(duì)大負(fù)載進(jìn)行電流監(jiān)測(cè)。這樣，就實(shí)現(xiàn)了對(duì)大負(fù)載的控制和監(jiān)測(cè)，使得大負(fù)載也一并進(jìn)行負(fù)載管理。

2.1 負(fù)載分組

要利用計(jì)算機(jī)對(duì)負(fù)載進(jìn)行管控，必須將同一安全性級(jí)別的負(fù)載進(jìn)行分組，逐漸進(jìn)行加卸載。這里舉例如表2所示，并做分組要點(diǎn)說明。

這里對(duì)分組的要點(diǎn)如下：

1）按照安全性等級(jí)，可以設(shè)置，GROUP1～3，安全性等級(jí)逐漸升高；

2）同一組別的負(fù)載數(shù)量和總功率，不應(yīng)造成一次性上電后對(duì)電網(wǎng)造成沖擊；

3）同一組別的負(fù)載，盡量是任務(wù)功能相近的一些負(fù)載，如，可以設(shè)置，GROUP 1中，可以是廚房衛(wèi)生間負(fù)載，GROUP 2中，可以是客艙視頻負(fù)載。

4）同一組別中，不應(yīng)出現(xiàn)，功能與其他組交聯(lián)的負(fù)載。如，GROUP1中l(wèi)oad15的卸載，不應(yīng)該造成對(duì)GROUP2中l(wèi)oad25的影響。

2.2 飛行任務(wù)中的配電構(gòu)型

負(fù)載管理本質(zhì)上是負(fù)載管理計(jì)算機(jī)按照當(dāng)前的任務(wù)或者構(gòu)型程序化地對(duì)所選擇的負(fù)載進(jìn)行通斷控制。可以按照橫坐標(biāo)為飛行任務(wù)，縱坐標(biāo)為故障模式（即機(jī)上電源數(shù)）對(duì)飛行中的情況進(jìn)行構(gòu)型控制，舉例如表3所示

表3 負(fù)載管理中的構(gòu)型

對(duì)于表3中，標(biāo)識(shí)的部分進(jìn)行說明。假設(shè)在巡航中，只有一臺(tái)發(fā)電機(jī)給全機(jī)進(jìn)行供電。這時(shí)候，負(fù)載管理計(jì)算機(jī)會(huì)接收到來自發(fā)電機(jī)的信息，按照當(dāng)前的構(gòu)型矩陣，為了將飛機(jī)剩余的電源過載的風(fēng)險(xiǎn)降低，并為了使得關(guān)鍵任務(wù)負(fù)載能更好地用電，將對(duì)負(fù)載進(jìn)行卸載。這種情況下，將GROUP1，GROUP2中的負(fù)載進(jìn)行卸載，則負(fù)載管理計(jì)算機(jī)將構(gòu)型傳遞到遠(yuǎn)程配電中心的各個(gè)SSPC，SSPC進(jìn)行關(guān)斷，卸載被執(zhí)行。而后將卸載信息顯示到駕駛艙，機(jī)組成員只要被告知即可，無需在判斷單發(fā)后手動(dòng)去按開關(guān)進(jìn)行卸載。

3 常用的兩種負(fù)載管理模式

負(fù)載管理模式，按照理念來說，分為主動(dòng)加卸載和被動(dòng)加卸載兩種。以上第二節(jié)介紹的，為主動(dòng)加卸載模式。

被動(dòng)加卸載模式下，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要任務(wù)為檢測(cè)所屬電源的功率，當(dāng)且僅當(dāng)電源功率過大時(shí)，且超過一定時(shí)間后，進(jìn)行卸載，而后繼續(xù)監(jiān)測(cè)，如若仍舊超出電源容量，繼續(xù)卸載。

如當(dāng)飛機(jī)到達(dá)表3中的條件后，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)并不監(jiān)測(cè)并生成當(dāng)前構(gòu)型，而是繼續(xù)供電。然而，一臺(tái)發(fā)電機(jī)帶載情況下，很有可能會(huì)過載。當(dāng)監(jiān)測(cè)到電源輸出功率達(dá)到電源額定能力，并超過3分鐘后，GROUP1被卸載。卸載后，如若不再過載，則其余負(fù)載保持原狀，如若繼續(xù)過載1分鐘，GROUP2被卸載，依次監(jiān)測(cè)并執(zhí)行。

兩者的卸載理念，各有特點(diǎn)。并且，在負(fù)載組類分組方面，亦存在少許差異。需要根據(jù)飛機(jī)總體的需求進(jìn)行合理應(yīng)用。

4 結(jié)語

本文介紹了負(fù)載自動(dòng)管理的基本原則和分類，提出了兩種負(fù)載管理的理念并對(duì)主動(dòng)型加卸載管理的工作邏輯和要點(diǎn)舉例進(jìn)行了說明。對(duì)于在多電飛機(jī)中，負(fù)載管理的主動(dòng)和被動(dòng)模式可以混合使用，大負(fù)載也可以分成多個(gè)階段，以更好的管理和分配機(jī)上電能。

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