航空电气概论交流电源的控制等

CH 2-3（2）飞机交流电源）飞机交流电源l 调压；调压；l 控制；控制；l 故障及保护故障及保护同步发电机结构和波形示意图同步发电机结构和波形示意图每相感应电动势每相感应电动势E = 4.44f W发电机调压器（发电机调压器（AVR） 同步交流发电机的同步交流发电机的输出电压输出电压（简化）：（简化）： U = EZI = 4.44fW ZI 交流发电机电压变化的原因：交流发电机电压变化的原因：1）发电机转速变化；）发电机转速变化；2）负载大小变化；）负载大小变化；3）负载的性质变化（功率因数）负载的性质变化（功率因数cos） 常用调压器种类常用调压器种类：晶体管：晶体管AVRPWM式晶调的基本原理式晶调的基本原理 功放电路结构功放电路结构： Wjj与开关管串联，与开关管串联，与续流二极管反向并与续流二极管反向并联联 T4、T5状态状态：开关：开关 平均励磁电流平均励磁电流： PWM-AVR的波形的波形 PWM Pulse-Width Modulation 控制信号、励磁控制信号、励磁电压、电流电压、电流波形：波形： 平均平均励磁电压或电流：励磁电压或电流：TtREIjjjj1导通比导通比调压器（调压器（AVR）的基本组成）的基本组成 检测比较电路检测比较电路：将发电机输出电压：将发电机输出电压降压和降压和整流整流，再进行，再进行部分滤波部分滤波而形成而形成三角波三角波，与基，与基准值比较，输出的准值比较，输出的U输入到输入到调制电路调制电路。PWM型晶体管调压器各部分功能型晶体管调压器各部分功能 调制电路调制电路：将检测电路送来的三角波与基准：将检测电路送来的三角波与基准电压进行比较，产生电压进行比较，产生PWM波。波。PWM波的波的脉冲脉冲宽度宽度与发电机输出电压与发电机输出电压U成正比。成正比。 调制：调制： 整形放大电路整形放大电路：将调制电路输出的：将调制电路输出的PWM波进波进行行整形和放大整形和放大，以便推动功率放大电路工作。，以便推动功率放大电路工作。 整形：整形：调压器各部分功能（续）调压器各部分功能（续） 功率放大电路功率放大电路：进行功率放大，推动发电：进行功率放大，推动发电机励磁线圈工作，调节发电机的励磁电流，机励磁线圈工作，调节发电机的励磁电流，从而调节发电机的输出电压。从而调节发电机的输出电压。 无刷交流发电机中，调压器调节的对象是：无刷交流发电机中，调压器调节的对象是：9二级式无刷交流发电机旋旋转转整整流流器器交交流流发发电电机机10三级式无刷交流发电机三级式无刷交流发电机永永磁磁式式副副励励磁磁机机交交流流励励磁磁机机交交流流发发电电机机调压器举例调压器举例 PWM式晶调：式晶调： 波形图波形图 调压器的调压过程调压器的调压过程： U脉冲宽度脉冲宽度t2功功 放管导通时间放管导通时间t1励磁电流励磁电流Ijj U。 t1 功放管导通时功放管导通时间间AVR实例实例飞机电源系统的飞机电源系统的控制控制 供电环节主要控制对象：供电环节主要控制对象： GCR、GCB、BTB、APB、EPCGCB的控制逻辑的控制逻辑GCB的的内部结构内部结构并联供电原理图并联供电原理图飞机电源系统的故障及保护飞机电源系统的故障及保护 单台发电机（如单台发电机（如B737）：）： OV/UV、短路及短路及DP、OL/OC、OF/UF、US、PMG短路、短路、RR短路短路、电压不稳定（、电压不稳定（SP）及）及电压不平衡或电压不平衡或开相（开相（OP）保护、逆相序保护）保护、逆相序保护等。等。 并联发电机中（如并联发电机中（如B747）：）： 另加另加 OE/UEOV及其保护及其保护 过电压指标：过电压指标： 单相单相OV 132V；三相平均值；三相平均值OV 130V。 保护电路中设置保护电路中设置延时延时的目的：的目的： 防止由于干扰而产生误动作防止由于干扰而产生误动作 反延时反延时：故障越严重，延时越短：故障越严重，延时越短 OV保护动作对象：保护动作对象：GCR、GCBOV线路举例线路举例反延时特性反延时特性UF保护保护 UF危害：电磁设备（变压器、交流电机等）危害：电磁设备（变压器、交流电机等） 保护指标：保护指标：370Hz 动作时间：固定延时动作时间：固定延时7s 动作对象：动作对象：GCR、GCBOF保护保护 保护指标：保护指标：430Hz 动作时间：固定延时动作时间：固定延时1s？ 动作对象：动作对象：GCR，GCB B737NG飞机的过飞机的过/欠频保护指标为：欠频保护指标为：当频率大于当频率大于425Hz超过超过1.5s，或频率大于，或频率大于435Hz超过超过35ms时，输出保护信号；当频率小于时，输出保护信号；当频率小于375Hz超过超过1.5s，或频率小于，或频率小于355Hz超过超过150ms时，时，输出保护信号，断开输出保护信号，断开GCR和和GCB。交流电源的并联交流电源的并联 优点：优点： 供电质量高供电质量高 电网容量大，启电网容量大，启/停大功率负停大功率负载时载时对电网的干扰小对电网的干扰小，即电源的电压和频率，即电源的电压和频率波动小；波动小； 供电可靠性高供电可靠性高 并联供电系统中的各台发电并联供电系统中的各台发电机能起到机能起到互为备用互为备用的作用，因而大大提高了的作用，因而大大提高了供电可靠性。供电可靠性。并联供电的缺点并联供电的缺点 控制和保护设备比较控制和保护设备比较复杂复杂，如并联时若有功，如并联时若有功功率和无功功率不均衡或均衡不好，将使发功率和无功功率不均衡或均衡不好，将使发电机的供电能力大大降低。电机的供电能力大大降低。 并联技术的应用：并联技术的应用：1）多个电源并联供电，如）多个电源并联供电，如B707、747、7272）实现电源间的不中断转换，如）实现电源间的不中断转换，如B747、ARJ21并联供电问题并联供电问题1）并联）并联条件条件？2）如何检测并联条件是否满足？以及若条件不）如何检测并联条件是否满足？以及若条件不满足投入并联，有什么影响？满足投入并联，有什么影响？并联的控制并联的控制3）并联后：负载如何均衡分配？）并联后：负载如何均衡分配？负载均衡负载均衡 交流负载交流负载：有功负载，无功负载：有功负载，无功负载 含义？不含义？不均衡原因？如何均衡？具体线路？均衡原因？如何均衡？具体线路？并联供电条件并联供电条件 电压波形电压波形 电压波形应相同，正弦波的失真度小于电压波形应相同，正弦波的失真度小于4。 采用采用同一型号的发电机同一型号的发电机就能满足要求。就能满足要求。 相序相序 并联发电机的输出相序必须严格一致。并联发电机的输出相序必须严格一致。 相序与发电机的转子转向及输出接线顺序有相序与发电机的转子转向及输出接线顺序有关。关。并联供电条件（续）并联供电条件（续） 频率频率 通过通过CSD 驱动的驱动的发电机可并联，但并联后各发电机可并联，但并联后各台发电机输出的有功负载台发电机输出的有功负载P不均衡。不均衡。空载频率空载频率高高的发电机承担的有功负载大。的发电机承担的有功负载大。 问题：问题：VSCF、 VSVF电源能否并电源能否并联？联？并联供电条件（续并联供电条件（续2 2） 电压大小电压大小 有压差时，并联瞬时会产生冲击电流。有压差时，并联瞬时会产生冲击电流。 并联后，电源间的压差会使各台发电机间的并联后，电源间的压差会使各台发电机间的 无功功率分配不均衡。无功功率分配不均衡。 相位相位 相位差大会引起冲击电流，为减小冲击电流，相位差大会引起冲击电流，为减小冲击电流，要求并联瞬间的相位差要求并联瞬间的相位差 90；并联瞬间压差引起的冲击电流并联瞬间压差引起的冲击电流 Xd：超瞬变电抗，很小：超瞬变电抗，很小并联瞬间频差并联瞬间频差/相差引起的冲击电流相差引起的冲击电流/2/2 结论：频差和相位差越小，冲结论：频差和相位差越小，冲击电流和冲击功率越小击电流和冲击功率越小并并联联电电网网示示意意图图