第4章 交流电源系统.ppt

第四章 飞机交流供电系统 §4.1 飞机交流供电系统概述 电源容量增加，需要提高电源电压以减轻系统重量 工作环境限制 随着飞机飞行高度的增加，直流电机炭刷和整流子的磨损变得越来越严重 用电量增加，电机发热增加，需要效率更高的冷却方式 电压和功率变换的要求 交流发电机没有换向器，特别是无刷交流发电机没有电刷和滑环，同时采用喷油冷却，工作可靠性大大提高； 电源电压高，使得交流发电机的电网和设备重量减轻； 交流电能易于变换，即易于变压和整流 变频交流发电系统简单 体积重量小 电能转换效率高 恒速恒频交流电源系统 恒频交流电对飞机上的各类负载都适用，而且由于电源频率恒定，用电设备和配电系统的重量比变频系统轻，配电也比较简单； 恒频交流发电机可单台运行，也可以并联运行，而且电气性能好，供电质量高 交-直-交 交-交 以机体为中线的三相四线制 （现代飞机普遍采用） 不接中线的三相三线制 以单相为主而兼有三相的供电系统 电压 频率 额定电压：交流电网：115/200V 发电机： 120/208V 额定容量：交流发电机三相总视在功率 单位：千伏安（KVA） 功率因数：额定负载时的功率因数 一般为：cosψ=0.75（感性） 频率：一般为400HZ 转速：恒速恒频常见转速为6000、8000、12000、24000转/ 分（r/min） 恒速恒频简称CSCF (Constant Speed Constant Frequency) 核心装置：恒速传动装置 CSD (Constant Speed Drive) 功用：用来保持交流发电机转速基本恒定。 分类：液压式、机械式、液压机械式、电磁 式、电磁机械式 传动系统 滑油系统 调速系统 保护系统 三、液压机械式恒速传动装置的简要工作原理 定义：为保持发电机转速在额定值所需要的恒装输入轴转速(液压马达不转动） 简称VSCF (Variable Speed Constant Frequency) 电子变换器 115/200V400Hz三相交流电 电能质量高，无频率瞬变现象； 能量转换效率高，比CSCF高了近10%； 旋转部件少，可靠性高； 电源系统结构灵活，除发电机必须安装在发电机附件机匣内，其它部件安装位置可以按需放置； 能够实现无刷起动发电； 生产和使用维护方便，有利于减少飞机全寿命期费用 调节发电机励磁电流，使发电机调节点电压保持在规定范围内； 电网短路时实现发电机的强励，使发电机能输出足够大的短路电流，保证电路保护器快速跳闸； 实现发电机最大输出电流的限制 炭片式 磁放大器式 晶体管式 集成电路式 工作可靠 性能稳定 稳态误差小 动态品质高 电压调节范围大 体积小 重量轻 脉冲电压调节励磁电流方法 脉冲调频式 恒速传动装置之间不需要设置功率自动均衡装置，降低了系统的复杂性； 电气系统中某一部分的扰动仅影响到与该台发电机有关的那一部分系统； 由于不需要考虑发电机负载均衡的问题，可以充分利用单台发电机的全部容量 调节、控制与保护设备简单，有利于提高系统的可靠性 三、关联供电的控制关系 关联供电的控制关系-并联 故障状态 1 励磁线圈平均电压 定义：功率管在一个周期里的相对导通时间 （导通时间与周期的比值） 晶体管的导通比(占空比 ) 励磁线圈平均电压 励磁线圈平均电流 励磁线圈平均电压和平均电流 调压原理：在功率管的控制下，励磁电流的 平均值和功率管的导通比成正 比。改变功率管的导通比，即 可改变励磁电流，从而调节发 电机电压。 脉冲调宽式 保持脉冲宽度不变， 仅调节脉冲的频率 脉冲频率保持不变， 仅调节脉冲的宽度 晶体管的导通比(占空比 ) 晶体管调压器脉冲调节形式 当发电机输出电压相对于基准电压的变化时，调压器改变功率晶体管的导通比就可以调节励磁机的励磁电流，以补偿发电机电压的变化量。 §4.5 交流发电机的并联运行 交流发电机不并联运行的优点 交流发电机并联运行的优点 电压负载在供电的各发电机之间均匀分配 多发电机系统中，一台发电机发生故障不会导致主系统停止供电； 在某些使用条件下，安装容量在给定的时间-电压干扰特性下，能满足更大的起动电流和尖峰负载的要求，同时能更有效地利用发电机的安装容量； 并联系统可以使反延时的过流保护装置动作更迅速 交流发电机并联运行的条件 发电机的电压波形应与电网电压波形一致，为正弦波； 发电机的相序应与电网电压的相序一致； 发电机的频率应与电网