飛機分布式配電中負載管理的實施

金勇

【摘 要】固態配電控制方式，在提高電氣負載管理自動化水平的同時，也提高了配電系統的效率和可靠性。本文主要說明在固態控制配電方式中，通過對負載的分組和飛行過程中的構型管理，實現電氣負載的自動管理，并介紹了主動被動兩種負載管理理念。

【關鍵詞】自動配電；負載管理

0 引言

采用飛機電氣負載自動管理技術是先進飛機配電系統的發展趨勢。電氣負載管理中心是實現航空電氣負載控制與管理自動化的重要組成部分，是飛機電氣系統的樞紐部件，其主要任務是通過機載總線接受來自電源系統的控制信息，同時對先進飛機二次配電中心的分布式電力匯流條和固態功率控制器進行控制與監測，并將檢測及處理完的信息通過機載總線送到電源系統。

負載自動管理的基本原則是，通過采用微機技術、總線技術和新型的配電裝置，在不同的供配電模式下，確保處于工作狀態的電氣負載的用電需求，始終在電源系統當前可提供的電源容量范圍以內，以免由于過載或構型轉換等原因造成當前供電電源的喪失。

1 飛機負載的分類

飛機電氣負載按重要性可分為關鍵飛行負載、關鍵任務負載、飛關鍵飛行負載。

1）關鍵飛行負載：它為保證飛機飛行安全所必需的用電設備。如果這些設備失效，不僅會引起飛行任務的中止，還會導致損毀飛機。因此，對于此種負載，要求有冗余備份

2）關鍵任務負載：它為完成特定的任務所需的用電設備。其功能失效將使飛機無法完成預定的任務。飛機上多數負載屬于關鍵任務負載，這些負載多數具有硬件冗余或者功能冗余。

3）非關鍵飛行負載：指飛機上除了關鍵飛行負載、關鍵任務負載之外的其他用電設備。這種用電設備一般是為了讓用戶得到更好的飛行體驗與舒適度。

定量地分析，按照AC25.1309定義，可以根據負載失效后對飛機的影響，將負載劃分為表1所示的4種類型

2 負載管理的實施

負載管理的實施，靠的是負載管理計算機通過總線對下游固態功率控制器的控制和監測。目前，負載按供電對象，分為大功率負載和一般負載兩類。大功率負載，是指交聯電流在7.5A，直流電流在15A以上的負載。一般負載，是指交流電流在7.5A，直流電流在15A以下的負載。目前，受限于功率和散熱，SSPC只能給一般負載進行配電。對于大負載，一般采用機電式控制器，即在給負載配電的電路中接入繼電器，繼電器線圈采用SSPC進行控制，并對大負載進行電流監測。這樣，就實現了對大負載的控制和監測，使得大負載也一并進行負載管理。

2.1 負載分組

要利用計算機對負載進行管控，必須將同一安全性級別的負載進行分組，逐漸進行加卸載。這里舉例如表2所示，并做分組要點說明。

這里對分組的要點如下：

1）按照安全性等級，可以設置，GROUP1～3，安全性等級逐漸升高；

2）同一組別的負載數量和總功率，不應造成一次性上電后對電網造成沖擊；

3）同一組別的負載，盡量是任務功能相近的一些負載，如，可以設置，GROUP 1中，可以是廚房衛生間負載，GROUP 2中，可以是客艙視頻負載。

4）同一組別中，不應出現，功能與其他組交聯的負載。如，GROUP1中load15的卸載，不應該造成對GROUP2中load25的影響。

2.2 飛行任務中的配電構型

負載管理本質上是負載管理計算機按照當前的任務或者構型程序化地對所選擇的負載進行通斷控制。可以按照橫坐標為飛行任務，縱坐標為故障模式（即機上電源數）對飛行中的情況進行構型控制，舉例如表3所示

表3 負載管理中的構型

對于表3中，標識的部分進行說明。假設在巡航中，只有一臺發電機給全機進行供電。這時候，負載管理計算機會接收到來自發電機的信息，按照當前的構型矩陣，為了將飛機剩余的電源過載的風險降低，并為了使得關鍵任務負載能更好地用電，將對負載進行卸載。這種情況下，將GROUP1，GROUP2中的負載進行卸載，則負載管理計算機將構型傳遞到遠程配電中心的各個SSPC，SSPC進行關斷，卸載被執行。而后將卸載信息顯示到駕駛艙，機組成員只要被告知即可，無需在判斷單發后手動去按開關進行卸載。

3 常用的兩種負載管理模式

負載管理模式，按照理念來說，分為主動加卸載和被動加卸載兩種。以上第二節介紹的，為主動加卸載模式。

被動加卸載模式下，監測系統主要任務為檢測所屬電源的功率，當且僅當電源功率過大時，且超過一定時間后，進行卸載，而后繼續監測，如若仍舊超出電源容量，繼續卸載。

如當飛機到達表3中的條件后，監測系統并不監測并生成當前構型，而是繼續供電。然而，一臺發電機帶載情況下，很有可能會過載。當監測到電源輸出功率達到電源額定能力，并超過3分鐘后，GROUP1被卸載。卸載后，如若不再過載，則其余負載保持原狀，如若繼續過載1分鐘，GROUP2被卸載，依次監測并執行。

兩者的卸載理念，各有特點。并且，在負載組類分組方面，亦存在少許差異。需要根據飛機總體的需求進行合理應用。

4 結語

本文介紹了負載自動管理的基本原則和分類，提出了兩種負載管理的理念并對主動型加卸載管理的工作邏輯和要點舉例進行了說明。對于在多電飛機中，負載管理的主動和被動模式可以混合使用，大負載也可以分成多個階段，以更好的管理和分配機上電能。

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[責任編輯：朱麗娜]