飛機用270v電源裝置的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及航空地面設施技術(shù)領域，具體地說是一種飛機用270V電源裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，我國現(xiàn)有的軍用飛機在機場地面上作業(yè)時，使用地面供電裝置來對飛機進 行供電維護以及啟動大發(fā)等工作。絕大多數(shù)地面供電裝置提供的電源是115/200V 400Hz 交流電壓或者是28V直流電壓，以及通過兩路28V電源串并聯(lián)轉(zhuǎn)換得到的56V電壓。
[0003] 軍機地面電源一般采用移動式的電源車與地面靜態(tài)電源加電兩種方式。電源車采 用柴油機組直接發(fā)出400Hz 115/200V交流電，然后根據(jù)機型號的需要，通過12脈波變壓 器降壓整流產(chǎn)生所需的28V電壓。而地面靜態(tài)電源則采用最新的電力電子技術(shù)，將地面的 230/400V 50Hz市電轉(zhuǎn)化為400Hz 115/200V交流電或者直接轉(zhuǎn)化為兩路28V直流電。
[0004] 電源車具有移動性好，戰(zhàn)時可靠性高的特點，而靜態(tài)電源則具有噪聲小，能源效率 高，使用方便的特點，二者互為補充，成為現(xiàn)在機場的標準配置。
[0005] 而我國最新的殲20飛機由于其特殊的戰(zhàn)術(shù)要求，則采用的是最先進的直流電機 驅(qū)動，要求地面的供電電壓為270V直流與以往的任何一種飛機均不相同，為新型戰(zhàn)機提供 相應的地面保障電源是各空港廠家光榮而且緊迫的歷史使命。
[0006] 新機型對270V電壓的要求有如下幾點最為關鍵： A、輸出直流電壓中的諧波要低，過多諧波會對飛機通訊與傳感器產(chǎn)生直接影響。
[0007] B、輸出直流電壓的過壓必須有效控制，尤其是突然甩載的過程。
[0008] C、飛機啟動時的電流曲線與電源必須配合。電源電壓既要求保持一定范圍，又需 要在飛機啟動大電流時電壓有一定程度下降來抑制沖擊電流。
[0009] 因此，要求一種新型的地面電源必須滿足以上要求。
[0010] 當前，已有公司完成270V電源的設計，其普遍方式是提供一臺獨立的電源車，通 過多相電機或者高速電機發(fā)出中頻交流電，然后通過功率二極管或可控硅整流然后電容濾 波輸出270V直流電壓。這種方案可靠，易行。但是有幾點不足： A、電源車的整流方式采用不控或者半控整流，諧波大，整流波頭產(chǎn)生的諧波很容易超 標。
[0011] B、不控整流能量僅單向流動，導致甩載時能量輸出集中在電容，過電壓泄放很慢。 容易產(chǎn)生輸出過壓，導致飛機保護。
[0012] C、最重要的一點，這種電源車與以往軍用機場所配備的任何一種電源車均不相 同，所以殲20在不同機場必須有專用的270V電源車，制式不同的地面電源會影響該機型的 機場配備的靈活性。
[0013] 所以，從實用角度講，采用外掛式的電源最好。具體來說，既然所有軍用機場都 配備有電源車或者靜變電源，那么，如果有裝置可以將電源車發(fā)出的在一定波動范圍的 400Hz200V電源穩(wěn)定在270V，則此電源將具有最廣泛的實用價值。
[0014] 一種普遍的實現(xiàn)方法是這樣的，電源車可以發(fā)出400Hz，200V交流電壓，而200V交 流電壓帶載條件下不控整流出的直流電壓正好是270V左右，那么，采用三相全橋的功率二 極管直接整流成270V是最低成本的選擇，但是此方案行不通。原因是，諧波超標不可控，電 壓無法控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本發(fā)明的目的是解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)新穎、性能穩(wěn)定、能源效 率高、使用方便、重量輕、體積小的飛機用270V電源裝置。
[0016] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是： 一種飛機用270V電源裝置，設有400Hz中頻電源，其特征在于中頻電源輸出端設有 270V電源控制系統(tǒng)，所述270V電源控制系統(tǒng)是由主電路、主電路上的濾波電感和270V電源 轉(zhuǎn)化模塊組成，所述中頻電源經(jīng)濾波電感與270V電源轉(zhuǎn)化模塊相連接，由于濾波電感具有 濾波和降壓的雙重作用，當輸入400Hz電壓過高時，通過濾波電感上的無功電流來降壓的 方式實現(xiàn)母線電壓穩(wěn)定在270V。
[0017] 本發(fā)明所述270V電源轉(zhuǎn)化模塊是由三相全橋的PWM整流電路和直流濾波電容組 成，通過所述直流濾波電容對三相全橋的PWM整流電路整流生成270V直流電壓并對其進行 高頻濾波，同時，還起到能量緩沖的作用，所述270V直流電壓經(jīng)直流母排的兩條銅排輸出， 進一步達到性能穩(wěn)定、重量輕、體積小的作用。
[0018] 本發(fā)明所述270V電源控制系統(tǒng)的控制算法為： 首先，可以將270V電源轉(zhuǎn)化模塊等效為一個可控電壓源，與中頻電源通過濾波電感構(gòu) 成兩電源能量互送的結(jié)構(gòu)，同時，也可將三相系統(tǒng)簡化成單相來進行分析， 270V電源轉(zhuǎn)化模塊的交流電壓可以用來表示，中頻電源車的交流電壓可以用來表示； 其中，F(xiàn)rfe是直流母排電壓，一般以270V為控制目標，M與分別為直流電壓利用率 與交流電壓相角，屬于可調(diào)量； 具體算法步驟為： A、 當>270V時，調(diào)整點角，使之大于Cf，此時有功能量流向電源車，直流母線電壓 匕￡降低； B、 當〈270V時，調(diào)整#角，使之小于遼，此時有功能量由電源車流向直流母線，直 流母線電壓升高； C、 當MxFi >1時，調(diào)整M，使Mxf; =Ff，以減小無功能量的流動； D、 當MxFir <+ 時，湖到最大，堅持A、B兩條算法，此時電感上會流過感性無功電流 來達到自動降壓的目標。
[0019] 本發(fā)明由于采用上述結(jié)構(gòu)和算法，具有結(jié)構(gòu)新穎、性能穩(wěn)定、能源效率高、使用方 便、重量輕、體積小等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0020] 圖1是270V電源的主拓撲結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖2是270V電源的簡化模型示意圖。
【具體實施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明： 一種飛機用270V電源裝置，設有400Hz中頻電源，其特征在于中頻電源輸出端設有 270V電源控制系統(tǒng)，所述270V電源控制系統(tǒng)是由主電路、主電路上的濾波電感和270V電源 轉(zhuǎn)化模塊組成，所述中頻電源經(jīng)濾波電感與270V電源轉(zhuǎn)化模塊相連接，由于濾波電感具有 濾波和降壓的雙重作用，當輸入400Hz電壓過高時，通過濾波電感上的無功電流來降壓的 方式實現(xiàn)母線電壓穩(wěn)定在270V。
[0023] 本發(fā)明所述270V電源轉(zhuǎn)化模塊是由三相全橋的PWM整流電路和直流濾波電容組 成，通過所述直流濾波電容對三相全橋的PWM整流電路整流生成270V直流電壓并對其進行 高頻濾波，同時，還起到能量緩沖的作用，所述270V直流電壓經(jīng)直流母排的兩條銅排輸出， 進一步達到性能穩(wěn)定、重量輕、體積小的作用。
[0024] 本發(fā)明由于采用上述結(jié)構(gòu)和算法，具有結(jié)構(gòu)新穎、性能穩(wěn)定、能源效率高、使用方 便、重量輕、體積小等優(yōu)點。
[0025] 如圖一所示，假設有電源車3輸出的三相電壓幅值115V± 15%，頻率400Hz ± 15%， 濾波電感2后端為270V電源轉(zhuǎn)化模塊1，將輸入交流電壓整流成270V直流，270V電源轉(zhuǎn)化 模塊1由三相全橋的PWM整流電路11以及直流濾波電容12組成，直流濾波電容對三相全 橋整流生成的270V直流電壓進行濾波同時起到能量緩沖的作用，輸出270V的直流母排由 兩條銅排：正極13,負極14與組成。
[0026] 如附圖二所示，從經(jīng)典算法的角度來看，270V電源轉(zhuǎn)化模塊1可以等效為一個可 控電壓源，與中頻電源車3通過濾波電感2構(gòu)成兩電源能量互送的結(jié)構(gòu)。同時，圖二也表明， 此時的三相系統(tǒng)也可以簡化成單相來進行分析。
[0027] 首先，將270V電源轉(zhuǎn)化模塊等效為一個可控電壓源，與中頻電源通過濾波電感構(gòu) 成兩電源能量互送的結(jié)構(gòu)，同時，將三相系統(tǒng)簡化成單相來進行分析， 270V電源轉(zhuǎn)化模塊的交流電壓可以用來表示，中頻電源車的交流電壓可以 用來表不； 其中，是直流母排電壓，一般以270V為控制目標，與分別為直流電壓利用 率與交流電壓相角，屬于可調(diào)量； 具體算法步驟為： A、 當>270V時，調(diào)整角，使之大于a，此時有功能量流向電源車，直流母線電壓 降低； B、 當〈270V時，調(diào)整/?角，使之小于遼，此時有功能量由電源車流向直流母線，直 流母線電壓升高； C、 當Mx匕> Fs時，調(diào)整if，使Mx Fir = Ff，以減小無功能量的流動； D、 當Mxl; <+匕時，II調(diào)到最大，堅持A、B兩條算法，此時電感上會流過感性無功電流 來達到自動降壓的目標。
[0028] 由于在傳統(tǒng)相關理論中三相全橋一般可以作為BOOST升壓電路來進行使用，認為 三相全橋PWM整流電路只能升壓不能降壓，本發(fā)明的算法恰恰克服了這一條盲區(qū)，由于是 400Hz中頻電源，中頻電感比工頻系統(tǒng)更容易產(chǎn)生壓降，不但顯著提高了能源效率、而且還 大大穩(wěn)定了性能。
[0029] 本發(fā)明由于采用上述結(jié)構(gòu)和算法，具有結(jié)構(gòu)新穎、性能穩(wěn)定、能源效率高、使用方 便、重量輕、體積小等優(yōu)點。
【主權(quán)項】
1. 一種飛機用270V電源裝置，設有400Hz中頻電源，其特征在于中頻電源輸出端設有 270V電源控制系統(tǒng)，所述270V電源控制系統(tǒng)是由主電路、主電路上的濾波電感和270V電源 轉(zhuǎn)化模塊組成，所述中頻電源經(jīng)濾波電感與270V電源轉(zhuǎn)化模塊相連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種飛機用270V電源裝置，其特征在于所述270V電源轉(zhuǎn)化 模塊是由三相全橋的PWM整流電路和直流濾波電容組成，通過所述直流濾波電容對三相全 橋的PWM整流電路整流生成270V直流電壓并對其進行高頻濾波，所述270V直流電壓經(jīng)直 流母排的兩條銅排輸出。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種飛機用270V電源裝置，其特征在于所述270V電源控制 系統(tǒng)的控制算法為： 首先，將270V電源轉(zhuǎn)化模塊等效為一個可控電壓源，與中頻電源通過濾波電感構(gòu)成兩 電源能量互送的結(jié)構(gòu)，同時，將三相系統(tǒng)簡化成單相來進行分析， 270V電源轉(zhuǎn)化模塊的交流電壓可以用來表示，中頻電源車的交流電壓可以 用來表示； 其中，是直流母排電壓，一般以270V為控制目標，鉍與，分別為直流電壓利用率 %JL%j * 與交流電壓相角，屬于可調(diào)量； 具體算法步驟為： 當>270V時，調(diào)整，角，使之大于此時有功能量流向電源車，直流母線電壓降 低； 當〈270V時，調(diào)整#角，使之小于〇：，此時有功能量由電源車流向直流母線，直流 母線電壓升高； 當Mxl+i>&時，調(diào)整M，使=Ff，以減小無功能量的流動； D、當AfxI++; <J/f時，調(diào)到最大，堅持A、B兩條算法，此時電感上會流過感性無功電流 來達到自動降壓。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種飛機用270V電源裝置，設有400Hz中頻電源，其特征在于中頻電源輸出端設有270V電源控制系統(tǒng)，所述270V電源控制系統(tǒng)是由主電路、主電路上的濾波電感和270V電源轉(zhuǎn)化模塊組成，所述中頻電源經(jīng)濾波電感與270V電源轉(zhuǎn)化模塊相連接，由于濾波電感具有濾波和降壓的雙重作用，當輸入400Hz電壓過高時，通過濾波電感上的無功電流來降壓的方式實現(xiàn)母線電壓穩(wěn)定在270V，本發(fā)明由于采用上述結(jié)構(gòu)和算法，具有結(jié)構(gòu)新穎、性能穩(wěn)定、能源效率高、使用方便、重量輕、體積小等優(yōu)點。
【IPC分類】H02M7/219
【公開號】CN104993729
【申請?zhí)枴緾N201510495028
【發(fā)明人】常國潔, 陳江岸, 姚有剛, 彭海強, 姜波
【申請人】威海廣泰空港電源設備有限公司
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年8月13日