轉換配電系統設計與應用

摘 要：配電系統是飛機重要的組成部分，對于無法并聯的獨立配電系統，運用轉換配電將故障電源隔離，并將該匯流條轉接到其他正常電源上，以提高飛機可靠性。文章就某四發飛機交流電源系統進行研究，設計了一個簡單的自動轉換配電系統，使用六個一路轉換接觸器和五個繼電器實現全部轉換，減輕了配電重量。

關鍵詞：配電系統設計；轉換配電；飛機

1 引言

飛機上交流電源并聯難度較大，目前國內采用交流供電的多發飛機，大都使用轉換配電，轉換配電具有以下優點：發電機之間不需要設置自動負載均衡電路和有功、無功負載分配電路，使發電機系統的調節、保護電路較為簡單；用電設備的接通、斷開只影響一臺發電機相關的負載，對其它發電機的負載沒有影響；系統故障電流較小，對斷路器分斷電流能力要求較低；不會由于發電機之間的環流而引起系統輸出功率下降。

2 飛機電源和負載情況介紹

該大型飛機采用混合電源系統，該系統由四臺發動機驅動的12臺發電機及其配套的發電機控制器組成。每臺發動機驅動兩臺直流起動發電機和一臺交流發電機。四臺交流發電機是直接由發動機剛性傳動，頻率不一致，無法并聯。機上交流負載多是大電流加溫負載，對電源品質要求不高。

2.1 交流主電源

四臺12KVA 115V 400Hz單相交流發電機及其配套發電機控制器。

2.2 二次電源

一臺靜止變流器 額定電壓28V，主輸出單相115VAC，輔助輸出36VAC，額定頻率400Hz，額定功率750VA。

2.3 地面交流電源

115V 400Hz 200A單相交流電源，通過地面電源插座連接到飛機上。

2.4 負載情況介紹

2.4.1 關鍵大負載：四臺發動機螺旋槳加溫，單臺加溫功率7KVA，因為功率限制，將兩外發和兩內發輪流加溫。實際使用功率為14KVA。必須由兩個匯流條供電。

2.4.2 兩塊風擋玻璃加溫，每塊功率3KVA，共6KVA。

2.4.3 其余用電設備功率較小，略。

2.4.4 飛機用電設備按其在飛機任務中的重要性可分為一般用電設備、重要用電設備和關鍵用電設備。一般用電設備是用于改善飛行條件而不影響飛行任務和安全的設備，如食品柜等，在電源出現故障，導致容量不夠時，優先切除一般用電設備。重要用電設備是指飛機完成任務所必須的用電設備，如救援飛機中的搜索雷達等設備。關鍵用電設備是飛機安全飛行和著陸所必須的設備如飛行控制、應急通訊和著陸系統等。

3 配電系統介紹

在進行配電系統設計時，根據負載統計的結果，合理分配各匯流條的負載，設三個正常匯流條分別是1、3、4號發電機匯流條和一個應急匯流條。

因為螺旋槳加溫功能關系到飛機飛行安全（結冰環境），功率較大，占單臺發電機功率50%以上，工作時需要不斷自動切換（輪流加溫）。而且交流電源系統無法并聯，所以對匯流條電壓沖擊較大且頻繁，使該匯流條上不適合同時給其他小功率用電設備供電。設置1號發電機匯流條給1、3發發動機的螺旋槳及正駕駛風擋玻璃加溫供電，4號發電機匯流條給4、2發發動機的螺旋槳及副駕駛風擋玻璃加溫供電，保證兩外發或兩內發同時加溫。其余交流負載由3號發電機匯流條供電。

具體轉換邏輯如下：（1）正常工作時，1、3、4發電機分別給對應的匯流條供電，3號匯流條還給應急匯流條供電，2號發電機為熱備份。（2）當僅一臺發電機故障時：故障發電機對應的主接觸器自動跳轉，該故障發電機被斷開，匯流條轉由其它發電機供電。需要特別注意的是，當四號發電機故障時，除對應主接觸器BTB4跳轉外，接觸器BTB5也跳轉，3號發電機給四號匯流條供電，3號匯流條轉由2號發電機供電。（3）當僅兩臺發電機故障時，除故障發電機對應的主接觸器跳轉外，接觸器BTB6和繼電器BTB7也同時跳轉。保證1、4匯流條供電，3號匯流條斷開，應急匯流條轉由靜止變流器供電。（4）當三臺發電機故障時，3號匯流條斷開。如果僅剩下1或4號發電機正常，則只有對應的匯流條有電；如果僅剩下2或3號發電機正常，則1和4號匯流條同時有電，發電機過載跳開。

4 結束語

該配電系統設計滿足飛機需求，匯流條分配合理，電網轉換線路少，節省重量；轉換邏輯簡單、可靠。但該配電系統仍然存在缺陷：當三臺發電機故障，僅剩2號或3號發電機正常時，1號和四號匯流條同時被供電，發電機容量卻不夠，被迫斷開，電能未得到運用。

參考文獻

[1]GJB 181A-2003 飛機供電特性[S].

[2]嚴東超.飛機供電系統[M].北京：國防工業出版社，2010.

[3]馬述訓.飛機設計手冊-電氣系統設計16冊[M].北京：航空工業出版社，1999.

[4]嚴仰光，謝少軍.民航飛機供電系統[M].北京：航空工業出版社，1998.