飛機主電源交流變換裝置的製作方法

2023-07-05 10:00:11

專利名稱：飛機主電源交流變換裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於航空電源系統的飛機主電源交流變換裝置。
背景技術：
目前為飛機提供115V/400HZ單相或三相電壓輸出交流的供電方式一般有兩種。 一種是採用的飛機上交流發電機產生交流電。另一種是用靜變器進行DC/AC轉換，將飛機 上的直流(直流主電源或蓄電池)轉換成交流輸出。這兩種方式的優缺點在於，交流發電機 可以連續長期輸出大功率交流電，但輸出電壓穩定性不高。且由於其發電機轉速穩定性差， 輸出的頻率穩定性也差，這對於一些使用三相交流電作為供電的設備，比如陀螺的精度，影 響很大。雖然採用半導體器件構成的靜變器，其電壓和頻率的穩定性都很好，但效率卻不 高。無論低頻方式還是高頻方式，其效率都低於90%。其次是功率損耗較大。此外由於其 發熱量較大，長期工作或大功率工作能力有限，因此不太適合作為飛機的主電源。

發明內容
本發明的目的是針對上述現有技術存在的不足之處，提供一種電壓和頻率穩定性 好，具有較高效率(> 90% )，可以長期連續工作的飛機主電源交流變換裝置。本發明實現上述目的技術解決方案，可以通過以下措施來達到。本發明提出的一 種飛機主電源交流變換裝置，包括飛機交流發電機，其特徵在於，該裝置由交流/直流轉換 電路，直流/交流轉換電路，預置開關點波形發生電路，發電機勵磁控制電路，輸出中點形 成電路，輸出濾波電路和輸出隔離電壓採樣電路收尾相接，並連接所述飛機交流發電機的 閉環迴路組成，其中，交流/直流轉換電路將飛機發電機輸出的交流電轉換成脈動的直流， 直流/交流轉換電路通過三相橋式變換器將交流/直流轉換電路產生的脈動的直流轉換成 為交流，三相橋式變換器的開關信號則由與直流/交流轉換電路並聯的預置開關點波形發 生電路輸送給濾波電路進行平滑整形，供給後級直流/交流換電路至中點形成電路，並輸 出濾波電路得到的三相功率信號，由輸出隔離電壓採樣電路反饋到發電機勵磁控制電路去 控制上述飛機交流發電機的輸出。本發明相比於現有技術具有如下有益效果。本發明三相橋式變換器的開關信號通過採用的預置開關點波形發生電路，而 保證了輸出頻率的精度，電壓和頻率穩定性好，輸出電壓和頻率精度高達115士 1.5V和 400士4Hz ；輸出功率較大，效率高。波形發生電路輸出的三相三線信號經過中點形成電路得 到三相四線信號，並通過濾波電路輸出三相400Hz信號。功率可達SkW 12kW，且效率> 90%以上。並通過了 GJB要求的環境試驗考核。由於預置開關點波形發生電路採用晶體作為時鐘，晶體時鐘的穩定性，保證了整 機的很高頻率穩定度。


為了更清楚地理解本發明，現將通過本發明實施例，同時參照附圖，來描述本發 明，本文中所闡述的均以三相電源電路為例，單相電路更為簡單，在此不重複敘述。其中圖1是本發明飛機主電源交流變換裝置的電路方框圖。圖2是圖1中的交流/直流轉換電路方框圖。圖3是圖1中的直流/交流轉換電路方框圖。圖4是圖1中的發電機勵磁控制電路方框圖。圖5是圖1中本發明的預置開關點波形發生電路方框圖。圖6是圖1中的輸出濾波電路方框圖。圖7是圖1中本發明的輸出中點形成電路方框圖。圖8是圖1中輸出隔離電壓採樣電路方框圖。
具體實施例方式圖1中所表示的電路總體工作原理作一簡述。該發明裝置於飛機交流發電機之後，該裝置由交流/直流轉換電路，直流/交流 轉換電路，預置開關點波形發生電路，發電機勵磁控制電路，輸出中點形成電路，輸出濾波 電路和輸出隔離電壓採樣電路收尾相接，並連接所述飛機交流發電機的閉環迴路組成。其 中，交流/直流轉換電路將飛機發電機輸出的交流電轉換成脈動的直流，直流/交流轉換電 路通過三相橋式變換器將交流/直流轉換電路產生的脈動的直流轉換成為交流，三相橋式 變換器的開關信號由預置開關點波形發生電路輸出頻率的精度，輸出經過輸出中點形成電 路，輸送給濾波電路進行平滑整形，使輸出濾波電路得到三相400Hz大功率信號，輸出電壓 的精度由輸出隔離電壓採樣電路反饋到發電機勵磁控制電路去控制交流發電機的輸出。在圖2中，交流/直流轉換電路由相互串聯的整流器和濾波器組成。飛機發電機 輸出的三相交流電壓通過整流器的三相整流電路轉換成脈動的直流，並通過濾波器進行平 滑整形，供給後級直流/交流轉換電路單元。在圖3中，直流/交流轉換電路由帶有逆變橋控制端子的三相逆變橋組成。三相 逆變橋由大功率三極體組成全橋電路。來自交流/直流轉換轉換電路的直流通過上述三相 逆變橋轉換成交流，其產生的驅動信號由逆變橋控制端子送入，形成開關量信號。在圖4中，預置開關點波形發生電路由相互串聯的波形發生電路、整形放大電路 和隔離驅動電路組成。經過事先精密計算的三相開關量信號，可以一共有6路開關量信號 被存儲在預置開關點波形發生電路的存儲器中。電路工作後，開關量信號通過整形放大電 路進行整形放大。整形放大後的開關量信號經隔離驅動電路的變壓器隔離驅動送到圖3所 示的逆變橋控制端子，控制三相逆變橋的工作狀態。在圖5中，帶有勵磁驅動器發電機勵磁控制電路可產生一個其寬度可調基準電壓 和輸出採樣電壓共同控制的高頻脈寬調製波形，用於將電源輸入的直流電壓轉換為佔空比 可變(0-100%)的矩形波。該矩形波通過勵磁驅動器後，形成一用於飛機上交流發電機的 勵磁交流功率信號。使其具有勵磁電流大，發電機輸出電壓高；勵磁電流小，發電機輸出電 壓低的特性。勵磁控制電路在工作過程當輸出電壓下降時，相應來自輸出隔離電壓採樣電路的採樣輸出電壓也下降，勵磁控制電路輸出的佔空比就會增大，從而使勵磁波形脈寬上 升。勵磁電流增大，輸出電壓上升。反之，當輸出電壓上升，相應來自輸出隔離電壓採樣電 路的採樣輸出電壓也上升，控制電路輸出的佔空比就會減小，使勵磁波形脈寬下降，勵磁電 流減小，從而使輸出電壓下降，起到穩壓的作用。當調節可調基準電壓時，輸出的穩定值也 會作相應的變化，這樣就可以方便地輸出電壓進行預置。在圖6中，輸出濾波電路由並聯的LC低通濾波器和EMI濾波器組成。飛機交流 發電機輸出的交流電由直流/交流轉換電路輸出的交流三相電壓不能直接送到負載使用， 因為三相功率橋工作在開關狀態，其輸出電壓是開關波形，基波需要的400Hz/115V三相電 壓，含有大量的諧波分量。諧波分量通過LC低通濾波器後，大部分的諧波分量都被濾除了。 為保證電磁兼容特性，可通過EMI濾波器輸出交流電壓。在圖7中，由於飛機上大多要求為三相四線電壓，為滿足輸出電壓要求，中點形成 變壓器加入了升壓的功能。而三相橋是輸出為三相三線的電壓，為此。可以用特別設計的 三相中點形成變壓器進行三線/四線的轉換，使三線/四線轉換時線電壓相等而相電壓變 低。中點形成電路是由三相橋三相三線電壓經三相中點形成變壓器進行三線/四線的轉換 構成的三相四線電路。圖8中，輸出電壓採樣電路，從輸出電壓兩端採樣，通過電流/電壓轉換器和電流 /磁場轉換器有微小採樣電流流過，該電流正比於輸出端的電壓幅值，電壓/電流轉換器由 高精度電阻器組成，可以精確控制該電流的大小，電流/磁場轉換器由一個多匝的線圈構 成，可以將流過導線中的電流產生的磁場加強。該磁場通過磁場偶合，由線圈旁的磁場/電 壓傳感器轉變為採樣輸出電壓。由於要求採樣信號和輸出端子之間絕緣，所以採用磁場傳 感可以很好的滿足這一需要。在本發明中採用的磁場/電壓傳感器為霍爾器件，霍爾器件 可以對交流和直流磁場都做出響應，所以本採樣電路不僅可以用於交流傳感採樣，也可用 於直流傳感採樣。
權利要求
一種飛機主電源交流變換裝置，包括飛機交流發電機，其特徵在於，該裝置由交流/直流轉換電路，直流/交流轉換電路，預置開關點波形發生電路，發電機勵磁控制電路，輸出中點形成電路，輸出濾波電路和輸出隔離電壓採樣電路收尾相接，並連接所述飛機交流發電機的閉環迴路組成，其中，交流/直流轉換電路將飛機發電機輸出的交流電轉換成脈動的直流，直流/交流轉換電路通過三相橋式變換器將交流/直流轉換電路產生的脈動的直流轉換成為交流，三相橋式變換器的開關信號則由與直流/交流轉換電路並聯的預置開關點波形發生電路輸送給濾波電路進行平滑整形，供給後級直流/交流換電路至中點形成電路，並輸出濾波電路得到的三相功率信號，由輸出隔離電壓採樣電路反饋到發電機勵磁控制電路去控制上述飛機交流發電機的輸出。
2.如權利要求1所述的飛機主電源交流變換裝置，其特徵在於，交流/直流轉換電路由 相互串聯的整流器和濾波器組成。
3.如權利要求1所述的飛機主電源交流變換裝置，其特徵在於，預置開關點波形發生 電路由相互串聯的波形發生電路、整形放大電路和隔離驅動電路組成。
4.如權利要求1所述的飛機主電源交流變換裝置，其特徵在於，直流/交流轉換電路由 帶有逆變橋控制端子的三相逆變橋組成。
5.如權利要求1所述的飛機主電源交流變換裝置，其特徵在於，輸出濾波電路由並聯 的LC低通濾波器和EMI濾波器組成。
6.如權利要求1所述的飛機主電源交流變換裝置，其特徵在於，所述的中點形成電路 是由三相橋三相三線電壓經三相中點形成變壓器進行三線/四線的轉換構成的三相四線 電路。
全文摘要
本發明提出的一種飛機主電源交流變換裝置，該裝置由交流/直流轉換電路，直流/交流轉換電路，預置開關點波形發生電路，發電機勵磁控制電路，輸出中點形成電路，輸出濾波電路和輸出隔離電壓採樣電路收尾相接，並連接所述飛機交流發電機的閉環迴路組成。其中，交流/直流轉換電路將發電機輸出的交流電轉換成脈動的直流，直流/交流轉換電路通過三相橋式變換器將脈動直流轉換成為交流，三相橋式變換器的開關信號則由與直流/交流轉換電路並聯的預置開關點波形發生電路輸送給濾波電路進行平滑整形，供給後級直流/交流換電路至中點形成電路，並輸出濾波電路得到的三相功率信號，由輸出隔離電壓採樣電路反饋到發電機勵磁控制電路去控制上述飛機交流發電機的輸出。
文檔編號H02P9/14GK101964623SQ201010247240
公開日2011年2月2日 申請日期2010年8月5日 優先權日2010年8月5日
發明者湯易, 陳雁 申請人:成都飛機工業集團電子科技有限公司