飛機電源系統過壓保護的實現方式研究

馬小軍+張琦

摘 要：由于飛機電源系統設計相對較為復雜，變頻電源系統具有結構簡單、體積較小、重量輕、可靠性高的優點，在對飛機運用的時候，需要對電源過壓的情況進行保護，有效地提高飛機的質量。為了能夠更好地保護電源系統，對發電機輸出的電壓進行有效調節，提高設計的準確性，對電壓進行保護。文章通過對飛機電源系統進行調節，有效地保護電源電壓過高的情況，對飛機電壓進行調節，并提出飛機電源系統過壓保護架構的設計。

關鍵詞：變頻電源；調壓；過壓保護

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

1 飛機電源系統工作原理

1.1 發電機的結構

目前對于飛機電源系統的設計相對十分重視，在對電源系統中出現的過壓問題需要進行有效的解決，保證電源的整體的穩定性。其中發電機在不斷的發展的過程中，需要對飛機電源系統進行設計保護，內部結構也要進行充分的分析，保證內部結構的整體效果。在飛機主體發生變化的時候，需要對電機頻率進行有效的控制，當電機運轉時要對磁場進行分析，在產生交流電的時候分析電源系統的使用可行性，對于三相交流電通過在磁場條件小放大，在經過旋轉電流器進行分析，保證發電機定子上產生的三相交流電，有效地為飛機提供電源。

1.2 飛機電壓的調壓和保護原理

在飛機電源系統出現失常的情況下，需要對發電機進行全面的供電設備，也就需要準備備用電源，通過變壓調節電流為直流供電設備，對于使用的同步發電機在調節電源系統中起到很好的效果，可以有效控制電源系統。對于APU系統不斷檢測發電機的輸出電壓，通過對內部電壓進行有效的調節保證電流的輸出情況，對發電機的磁場進行改變，對電壓進行調節控制。當出現磁場同時為APU系統供電，應對發電機輸出電壓進行檢測，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的問題進行及時的處理，斷開發電機的接收器，及時把發電機和飛機電源系統斷開，對出現的故障進行處理。

2 飛機電源系統的電壓極限和安全性要求

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

2.1 規范要求

MIL-STD-704F規定了正常工作情況下變頻發電機輸出電壓的穩態和瞬態的特性參數。對于一些正常工作中主要包括電設備的使用，以及發電機的轉速的變化，通過對電壓的調節，更好地保證電源的同步和聯系，以及對外部電源的提供。在轉換電壓的時候要對供電系統進行分析調節，同時需要對工作進行正常的維持，保證原來工作的準確性要求。在使用正常的條件下，變頻發電機要保持電壓在規定的范圍，保證發電機在飛機系統中正常的運用。

2.2 適航要求

對于中國航天飛機電源系統故障處理中要保證飛機的安全使用，具體的要求如下：飛機電源系統要進行先關的設計，在保證使用效果的同時提高電源系統的穩定性，必須符合以下規定：（1）發生任何妨礙飛機安全效果的都不能進行設置；（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，保證設備裝置的安全使用效果；發電體系中的保護和控制裝置的籌劃，必須能充分迅速的斷電，并將錯誤電源和輸電設備與其相聯系干系的匯流條斷開，防止出現危險的過壓和其余錯誤。

3 飛機電源系統的過壓保護

3.1 過壓故障的失效等級

對于發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行處理，根據對使用功率的大小進行分析，提高電源輸出系統的準確性。根據對發電機通過的電流進行分析，在發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備結束供電，減少出現錯誤的電源信息。在電源系統處于飽和的狀態的時候，將會引起發電機輸出電壓迅速上升，也就會傷害后面的用電設備。根據飛機使用的安全性分析，飛機電源系統很多情況下高壓會導致供電失效，就會妨礙飛機的正常工作，出現安全事故，導致大部分的乘員死亡和飛機的損壞。

3.2 傳統過壓保護方案

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

3.3 提高冗余過壓保護的必要性

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，更好的提高系統的使用效果，與APU體系共同實現系統過壓保護。冗余過壓保護裝配的籌劃完全由硬件電路實現，其響應速度更快、舉動時間更短。在生產迅速上升的過壓錯誤的時候，要對系統進行及時的保護，同時，增長的冗余過壓保護裝配作為一個獨立的設備與APU體系共同進行過壓保護，使得飛機電源體系過壓保護功能的失效概率能夠滿足CCAR第25.1309條的要求。

4 結束語

本文通過對飛機電源系統對發電機進行有效的分析，保證電源系統的有效供電，對飛機電源系統轉速變化的范圍，電壓上升速率快提高發電電壓的特點，保證能夠更好的滿足安全性的要求，指出飛機電源系統的保護裝置的必要性，提出飛機電源系統保護裝置的設計。

參考文獻

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