分布式环形飞机配电系统设计 电子技术.doc

分布式环形飞机配电系统设计 配电网络容错余度供电 飞机配电系统是飞机供电系统的一个重要组成部分，由电网、配电装置和电网保护装置组成，其功能是实现电能的传输、分配和管理。到目前为止，国内外飞机的配电系统经历了3种结构形式的变化：常规配电系统、遥控配电系统和电气多路传输的飞机配电系统。常规配电系统中，它要求馈电线必须先从发电机敷设到驾驶舱，再从驾驶舱返回到机身的负载。因此，其主馈电线长而且重，需要大量的断路器、开关 和指示灯，使得飞机驾驶舱内十分拥挤，给维护和检修工作带来很大困难。遥控配电系统采用对不用于座舱的那部分电力进行遥控的方法，配电中心位于机身中部，采用遥控断路器来转换负载和配电线，由于大部分电力线不需要敷设到驾驶舱，因而可大大减轻电网重量，但这种配电系统还是一种集中式的结构，存在离散控制线过多、自动化程度不高等问题。电气多路传输系统是一种计算机控制的分布式配电系统，它由数据处理机、总线、发电机控制装置、汇流条管理器、负载管理中心、远置终端、固态功率控制器、控制显示负载装置等部件组成。这种配电系统主要具有以下突出优点：1)采用分布式配电，极大减轻配电系统的重量；2)计算机控制技术的应用，减轻了飞行人员的操作负担，自动化程度较高；3)系统具有较强的容错和重构能力。但该系统仍存在着以下缺点：1)这种容错和重构能力是没有冗余的，在总线被破坏后便丧失；2)其分布式的配电只是相对而言的，分布程度由汇流条管理器的分布和数量决定。针对电气多路传输系统存在的问题，对飞机配电系统进行研究。本文所研究的新型配电系统采用的是分布式环形配电网络，而且配电线路无通道自动继电保护技术的利用能够快速恢复非故障区的供电，很好地解决了电气多路传输技术中存在的问题。 1 配电系统总体方案的设计 在充分借鉴和吸收国外先进飞机配电系统的技术的基础上，针对X型飞机的特点和技术要求，进行分析和论证，从而确立总体的设计方案。配电系统由开环运行的分布式环形配电网络和配电线路无通道保护继电器(DAP)构成。配电系统的开环处设置环网开关，用以实现配电网络的重构。在配电线路负载连结点两侧设置断路器和保护继电器，用以实现故障隔离。本文研究过程中视上述装置和组件完全可靠。分布式环形配电方案如图1所示。 2 用电设备的接入 随着航空技术的不断发展，机载用电设备的种类和数量也在不断增加。按照其所实现的特定功能，飞机上的用电设备可以分为以下几类： 1)发动机和飞机的操纵控制设备，如发动机的起动、喷油、点火设备，发动机推力或转速控制设备，飞机仪表、飞行控制、导航、通信和燃油控制供给设备，起落架收放和舱门启闭系统等； 2)机上人员工作和生活设备，如座舱环境控制系统、照明与加温设备、氧气设备、安全与救生设备等； 3)完成任务所需的设备，这与飞机的类型、用途有关，如军用飞机有火力控制设备、投弹瞄准设备、照明侦察设备等，民用飞机有客舱照明和厨房设备等。 用电设备一般按照其实现功能的性质及其重要性进行分类，以确定其获得电能的质量要求和优先等级。按其重要性分可分为3类：1)关键用电设备，为保证飞机飞行安全所必需的用电设备。在飞机上飞行关键负载都是冗余的，单个负载的失效不会导致系统功能的损失，也不会对飞机造成威胁；2)重要用电设备，为完成特定飞行任务所需的用电设备。如机上的雷达设备、通信设备等。飞机上的多数电气负载都属于重要用电设备，大多数的重要用电设备是硬件冗余或功能冗余的；3)一般用电设备，飞机上除了关键用电设备和重要用电设备之外的用电设备，如照相闪光灯装置、尾翼防冰装置等。 根据X型飞机的平台系统资料，考虑其负载的供电类型以及负载的大小，并结合负载所在的位置，将其主要的用电设备接入配电网中，如图2所示。图中虚线框设备为关键用电设备，并采用双线供电方式。 3 多电源接入点的确定 配电系统网络结构形式对整个电气系统的体积和重量、继电器的数量与位置、容错的等级以及供电系统的稳定性和可靠性都有重要的影响。因此，求解一个较优的容错供电系统拓扑是配电系统研究中需要解决的关键问题之一。按照先进飞机系统航空电子计划的要求，现代飞机要求供电系统在发生1次故障时，仍能向任一机上用电设备供电；在发生2次故障时，仍能向任一重要用电设备供电；在发生3次故障时，仍能向任一关键用电设备供电。这些故障可能