飞机用270v电源装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及航空地面设施技术领域，具体地说是一种飞机用270V电源装置。
【背景技术】
[0002] 目前，我国现有的军用飞机在机场地面上作业时，使用地面供电装置来对飞机进 行供电维护以及启动大发等工作。绝大多数地面供电装置提供的电源是115/200V 400Hz 交流电压或者是28V直流电压，以及通过两路28V电源串并联转换得到的56V电压。
[0003] 军机地面电源一般采用移动式的电源车与地面静态电源加电两种方式。电源车采 用柴油机组直接发出400Hz 115/200V交流电，然后根据机型号的需要，通过12脉波变压 器降压整流产生所需的28V电压。而地面静态电源则采用最新的电力电子技术，将地面的 230/400V 50Hz市电转化为400Hz 115/200V交流电或者直接转化为两路28V直流电。
[0004] 电源车具有移动性好，战时可靠性高的特点，而静态电源则具有噪声小，能源效率 高，使用方便的特点，二者互为补充，成为现在机场的标准配置。
[0005] 而我国最新的歼20飞机由于其特殊的战术要求，则采用的是最先进的直流电机 驱动，要求地面的供电电压为270V直流与以往的任何一种飞机均不相同，为新型战机提供 相应的地面保障电源是各空港厂家光荣而且紧迫的历史使命。
[0006] 新机型对270V电压的要求有如下几点最为关键： A、输出直流电压中的谐波要低，过多谐波会对飞机通讯与传感器产生直接影响。
[0007] B、输出直流电压的过压必须有效控制，尤其是突然甩载的过程。
[0008] C、飞机启动时的电流曲线与电源必须配合。电源电压既要求保持一定范围，又需 要在飞机启动大电流时电压有一定程度下降来抑制冲击电流。
[0009] 因此，要求一种新型的地面电源必须满足以上要求。
[0010] 当前，已有公司完成270V电源的设计，其普遍方式是提供一台独立的电源车，通 过多相电机或者高速电机发出中频交流电，然后通过功率二极管或可控硅整流然后电容滤 波输出270V直流电压。这种方案可靠，易行。但是有几点不足： A、电源车的整流方式采用不控或者半控整流，谐波大，整流波头产生的谐波很容易超 标。
[0011] B、不控整流能量仅单向流动，导致甩载时能量输出集中在电容，过电压泄放很慢。 容易产生输出过压，导致飞机保护。
[0012] C、最重要的一点，这种电源车与以往军用机场所配备的任何一种电源车均不相 同，所以歼20在不同机场必须有专用的270V电源车，制式不同的地面电源会影响该机型的 机场配备的灵活性。
[0013] 所以，从实用角度讲，采用外挂式的电源最好。具体来说，既然所有军用机场都 配备有电源车或者静变电源，那么，如果有装置可以将电源车发出的在一定波动范围的 400Hz200V电源稳定在270V，则此电源将具有最广泛的实用价值。
[0014] 一种普遍的实现方法是这样的，电源车可以发出400Hz，200V交流电压，而200V交 流电压带载条件下不控整流出的直流电压正好是270V左右，那么，采用三相全桥的功率二 极管直接整流成270V是最低成本的选择，但是此方案行不通。原因是，谐波超标不可控，电 压无法控制。
【发明内容】
[0015] 本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种结构新颖、性能稳定、能源效 率高、使用方便、重量轻、体积小的飞机用270V电源装置。
[0016] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 一种飞机用270V电源装置，设有400Hz中频电源，其特征在于中频电源输出端设有 270V电源控制系统，所述270V电源控制系统是由主电路、主电路上的滤波电感和270V电源 转化模块组成，所述中频电源经滤波电感与270V电源转化模块相连接，由于滤波电感具有 滤波和降压的双重作用，当输入400Hz电压过高时，通过滤波电感上的无功电流来降压的 方式实现母线电压稳定在270V。
[0017] 本发明所述270V电源转化模块是由三相全桥的PWM整流电路和直流滤波电容组 成，通过所述直流滤波电容对三相全桥的PWM整流电路整流生成270V直流电压并对其进行 高频滤波，同时，还起到能量缓冲的作用，所述270V直流电压经直流母排的两条铜排输出， 进一步达到性能稳定、重量轻、体积小的作用。
[0018] 本发明所述270V电源控制系统的控制算法为： 首先，可以将270V电源转化模块等效为一个可控电压源，与中频电源通过滤波电感构 成两电源能量互送的结构，同时，也可将三相系统简化成单相来进行分析， 270V电源转化模块的交流电压可以用来表示，中频电源车的交流电压可以用来表示； 其中，Frfe是直流母排电压，一般以270V为控制目标，M与分别为直流电压利用率 与交流电压相角，属于可调量； 具体算法步骤为： A、 当>270V时，调整点角，使之大于Cf，此时有功能量流向电源车，直流母线电压 匕￡降低； B、 当〈270V时，调整#角，使之小于辽，此时有功能量由电源车流向直流母线，直 流母线电压升高； C、 当MxFi >1时，调整M，使Mxf; =Ff，以减小无功能量的流动； D、 当MxFir <+ 时，湖到最大，坚持A、B两条算法，此时电感上会流过感性无功电流 来达到自动降压的目标。
[0019] 本发明由于采用上述结构和算法，具有结构新颖、性能稳定、能源效率高、使用方 便、重量轻、体积小等优点。
【附图说明】
[0020] 图1是270V电源的主拓扑结构示意图。
[0021] 图2是270V电源的简化模型示意图。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图对本发明进一步说明： 一种飞机用270V电源装置，设有400Hz中频电源，其特征在于中频电源输出端设有 270V电源控制系统，所述270V电源控制系统是由主电路、主电路上的滤波电感和270V电源 转化模块组成，所述中频电源经滤波电感与270V电源转化模块相连接，由于滤波电感具有 滤波和降压的双重作用，当输入400Hz电压过高时，通过滤波电感上的无功电流来降压的 方式实现母线电压稳定在270V。
[0023] 本发明所述270V电源转化模块是由三相全桥的PWM整流电路和直流滤波电容组 成，通过所述直流滤波电容对三相全桥的PWM整流电路整流生成270V直流电压并对其进行 高频滤波，同时，还起到能量缓冲的作用，所述270V直流电压经直流母排的两条铜排输出， 进一步达到性能稳定、重量轻、体积小的作用。
[0024] 本发明由于采用上述结构和算法，具有结构新颖、性能稳定、能源效率高、使用方 便、重量轻、体积小等优点。
[0025] 如图一所示，假设有电源车3输出的三相电压幅值115V± 15%，频率400Hz ± 15%， 滤波电感2后端为270V电源转化模块1，将输入交流电压整流成270V直流，270V电源转化 模块1由三相全桥的PWM整流电路11以及直流滤波电容12组成，直流滤波电容对三相全 桥整流生成的270V直流电压进行滤波同时起到能量缓冲的作用，输出270V的直流母排由 两条铜排：正极13,负极14与组成。
[0026] 如附图二所示，从经典算法的角度来看，270V电源转化模块1可以等效为一个可 控电压源，与中频电源车3通过滤波电感2构成两电源能量互送的结构。同时，图二也表明， 此时的三相系统也可以简化成单相来进行分析。
[0027] 首先，将270V电源转化模块等效为一个可控电压源，与中频电源通过滤波电感构 成两电源能量互送的结构，同时，将三相系统简化成单相来进行分析， 270V电源转化模块的交流电压可以用来表示，中频电源车的交流电压可以 用来表不； 其中，是直流母排电压，一般以270V为控制目标，与分别为直流电压利用 率与交流电压相角，属于可调量； 具体算法步骤为： A、 当>270V时，调整角，使之大于a，此时有功能量流向电源车，直流母线电压 降低； B、 当〈270V时，调整/?角，使之小于辽，此时有功能量由电源车流向直流母线，直 流母线电压升高； C、 当Mx匕> Fs时，调整if，使Mx Fir = Ff，以减小无功能量的流动； D、 当Mxl; <+匕时，II调到最大，坚持A、B两条算法，此时电感上会流过感性无功电流 来达到自动降压的目标。
[0028] 由于在传统相关理论中三相全桥一般可以作为BOOST升压电路来进行使用，认为 三相全桥PWM整流电路只能升压不能降压，本发明的算法恰恰克服了这一条盲区，由于是 400Hz中频电源，中频电感比工频系统更容易产生压降，不但显著提高了能源效率、而且还 大大稳定了性能。
[0029] 本发明由于采用上述结构和算法，具有结构新颖、性能稳定、能源效率高、使用方 便、重量轻、体积小等优点。
【主权项】
1. 一种飞机用270V电源装置，设有400Hz中频电源，其特征在于中频电源输出端设有 270V电源控制系统，所述270V电源控制系统是由主电路、主电路上的滤波电感和270V电源 转化模块组成，所述中频电源经滤波电感与270V电源转化模块相连接。2. 根据权利要求1所述的一种飞机用270V电源装置，其特征在于所述270V电源转化 模块是由三相全桥的PWM整流电路和直流滤波电容组成，通过所述直流滤波电容对三相全 桥的PWM整流电路整流生成270V直流电压并对其进行高频滤波，所述270V直流电压经直 流母排的两条铜排输出。3. 根据权利要求1所述的一种飞机用270V电源装置，其特征在于所述270V电源控制 系统的控制算法为： 首先，将270V电源转化模块等效为一个可控电压源，与中频电源通过滤波电感构成两 电源能量互送的结构，同时，将三相系统简化成单相来进行分析， 270V电源转化模块的交流电压可以用来表示，中频电源车的交流电压可以 用来表示； 其中，是直流母排电压，一般以270V为控制目标，鉍与，分别为直流电压利用率 %JL%j * 与交流电压相角，属于可调量； 具体算法步骤为： 当>270V时，调整，角，使之大于此时有功能量流向电源车，直流母线电压降 低； 当〈270V时，调整#角，使之小于〇：，此时有功能量由电源车流向直流母线，直流 母线电压升高； 当Mxl+i>&时，调整M，使=Ff，以减小无功能量的流动； D、当AfxI++; <J/f时，调到最大，坚持A、B两条算法，此时电感上会流过感性无功电流 来达到自动降压。
【专利摘要】本发明公开了一种飞机用270V电源装置，设有400Hz中频电源，其特征在于中频电源输出端设有270V电源控制系统，所述270V电源控制系统是由主电路、主电路上的滤波电感和270V电源转化模块组成，所述中频电源经滤波电感与270V电源转化模块相连接，由于滤波电感具有滤波和降压的双重作用，当输入400Hz电压过高时，通过滤波电感上的无功电流来降压的方式实现母线电压稳定在270V，本发明由于采用上述结构和算法，具有结构新颖、性能稳定、能源效率高、使用方便、重量轻、体积小等优点。
【IPC分类】H02M7/219
【公开号】CN104993729
【申请号】CN201510495028
【发明人】常国洁, 陈江岸, 姚有刚, 彭海强, 姜波
【申请人】威海广泰空港电源设备有限公司
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年8月13日