本發(fā)明公開(kāi)了一種航空無(wú)刷直流發(fā)電系統(tǒng)及冗余欠壓保護(hù)方法，屬于航空電源系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著飛機(jī)對(duì)電源系統(tǒng)要求的不斷提高，傳統(tǒng)有刷直流發(fā)電機(jī)無(wú)法適應(yīng)高空、高速工況環(huán)境，并嚴(yán)重制約了飛機(jī)的可靠性、維修性，傳統(tǒng)有刷直流發(fā)電機(jī)逐漸由無(wú)刷直流發(fā)電系統(tǒng)替代，同時(shí)，無(wú)刷直流發(fā)電系統(tǒng)也要求逐漸降低重量，提高電壓品質(zhì)，增加工作時(shí)長(zhǎng)，不斷完善系統(tǒng)故障診斷能力。國(guó)內(nèi)外相關(guān)機(jī)構(gòu)開(kāi)展了基于開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)、雙凸極電機(jī)、三級(jí)電勵(lì)磁同步電機(jī)以及永磁電機(jī)構(gòu)型的高壓、低壓系類無(wú)刷直流發(fā)電系統(tǒng)，并分別得到了實(shí)際裝機(jī)應(yīng)用。

2、直流電源通常在直流匯流條上連接有直流蓄電池，作為應(yīng)急電源，當(dāng)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障退網(wǎng)后，可由蓄電池為直流匯流條設(shè)備供電。傳統(tǒng)有刷直流發(fā)電機(jī)組成的電源系統(tǒng)，設(shè)置有欠壓保護(hù)和反流保護(hù)，當(dāng)發(fā)電機(jī)故障輸出電壓過(guò)低時(shí)，尤其是當(dāng)?shù)陀谛铍姵仉妷汉?，?huì)出現(xiàn)蓄電池向電機(jī)繞組反向灌電流的異常情況，需要進(jìn)行反流保護(hù)，斷開(kāi)接觸器等。無(wú)刷直流發(fā)電系統(tǒng)，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)繞組輸出采用二極管進(jìn)行整流，二極管具有反流隔斷作用，即使發(fā)電機(jī)異常輸出電壓低，也不會(huì)出現(xiàn)蓄電池向發(fā)電機(jī)反流的情況。但為發(fā)電機(jī)欠電壓保護(hù)帶來(lái)了困難，由于調(diào)節(jié)點(diǎn)電壓通過(guò)直流主接觸器與蓄電池連接，當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出電壓過(guò)低時(shí)，此時(shí)調(diào)節(jié)點(diǎn)電壓為蓄電池電壓，并不低于欠壓保護(hù)閾值，不進(jìn)行保護(hù)。此時(shí)供電系統(tǒng)消耗蓄電池能量，當(dāng)調(diào)節(jié)點(diǎn)電壓低于欠壓保護(hù)閾值后，才進(jìn)行欠壓保護(hù)，但此時(shí)蓄電池能量已有很大程度的消耗，為飛行器帶來(lái)了安全隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是：

2、本發(fā)明提供一種航空無(wú)刷直流發(fā)電系統(tǒng)冗余欠壓保護(hù)，可適應(yīng)于基于無(wú)刷直流發(fā)電機(jī)組成的航空電源系統(tǒng)，通過(guò)增加對(duì)發(fā)電機(jī)輸出交流電的采集，綜合處理發(fā)電機(jī)輸出的交流電和調(diào)節(jié)點(diǎn)電壓，優(yōu)化了欠壓故障判定邏輯，完善了欠壓故障保護(hù)功能，提高可系統(tǒng)安全性。

3、本發(fā)明的技術(shù)方案是：

4、航空無(wú)刷直流發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括：無(wú)刷直流發(fā)電機(jī)、發(fā)電機(jī)控制單元、直流主饋線、直流主接觸器、直流匯流條、蓄電池；所述的無(wú)刷直流發(fā)電機(jī)為電勵(lì)磁發(fā)電機(jī)，包括電樞繞組、勵(lì)磁繞組、整流單元；所述的發(fā)電機(jī)控制單元，包括變壓器、整流橋、第一電壓檢測(cè)單元、第二電壓檢測(cè)單元、綜合處理單元、勵(lì)磁繼電器；所述電樞繞組的輸出端為三相發(fā)電機(jī)交流電壓，所述三相發(fā)電機(jī)交流電壓經(jīng)過(guò)整流單元整流后，通過(guò)直流主饋線連接直流主接觸器輸入端，直流主接觸器輸入端電壓即發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)點(diǎn)電壓；所述發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)點(diǎn)電壓與所述第一電壓檢測(cè)單元輸入端連接，第一電壓檢測(cè)單元輸出端與所述綜合處理單元輸入端連接；所述三相發(fā)電機(jī)交流電壓與所述變壓器輸入端連接，變壓器輸出端與所述整流橋輸入端連接，整流橋輸出端與第二電壓檢測(cè)單元輸入端連接，第二電壓檢測(cè)單元輸出端與所述綜合處理單元輸入端連接；所述綜合處理單元的輸出端分別與所述勵(lì)磁繼電器、直流主接觸器的控制端連接；所述勵(lì)磁繼電器輸出端與所述勵(lì)磁繞組連接；所述直流主接觸器輸出端與直流匯流條、蓄電池連接。

5、所述整流單元由六個(gè)二極管組成。

6、所述的直流主饋線為功率電纜。

7、所述的直流主接觸器為直流接觸器。

8、所述發(fā)電機(jī)控制單元通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁繞組電流大小，從而調(diào)節(jié)電樞繞組輸出的三相發(fā)電機(jī)交流電壓。

9、所述綜合處理單元綜合所述第一電壓檢測(cè)單元和第二電壓檢測(cè)單元輸出的調(diào)節(jié)點(diǎn)電壓采集信號(hào)和交流電壓采集信號(hào)，通過(guò)欠電壓故障判定程序，確認(rèn)發(fā)電機(jī)欠電壓故障結(jié)果。

10、航空無(wú)刷直流發(fā)電系統(tǒng)的冗余欠壓保護(hù)方法，

11、所述綜合處理單元采集第一電壓檢測(cè)單元輸入的調(diào)節(jié)點(diǎn)電壓采集信號(hào)，并設(shè)置有第一欠壓保護(hù)閾值uref1,電壓偏低閾值uref3；所述綜合處理單元采集第二電壓檢測(cè)單元輸入的交流電壓采集信號(hào)，并設(shè)置有第二欠壓保護(hù)閾值uref2；所述調(diào)節(jié)點(diǎn)電壓采集信號(hào)，若低于第一欠壓保護(hù)閾值u?ref1，延時(shí)預(yù)定時(shí)間后，確認(rèn)發(fā)電機(jī)欠電壓故障；所述調(diào)節(jié)點(diǎn)電壓采集信號(hào)，高于第一欠壓保護(hù)閾值u?ref1，且低于電壓偏低閾值u?ref3時(shí)，同時(shí)所述交流電壓采集信號(hào)低于第二欠壓保護(hù)閾值u?ref2，延時(shí)預(yù)定時(shí)間后，確認(rèn)發(fā)電機(jī)欠電壓故障；所述調(diào)節(jié)點(diǎn)電壓采集信號(hào)，在高于電壓偏低閾值u?ref3，所述電壓采集信號(hào)低于第二欠壓保護(hù)閾值uref2時(shí)，不判定為發(fā)電機(jī)欠電壓故障。

12、發(fā)電機(jī)控制單元判定為發(fā)電機(jī)欠電壓故障，斷開(kāi)勵(lì)磁繼電器，停止發(fā)電機(jī)發(fā)電，以防止向發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組提供勵(lì)磁信號(hào)。

13、發(fā)電機(jī)控制單元判定為發(fā)電機(jī)欠電壓故障，斷開(kāi)發(fā)電機(jī)輸出端的直流主接觸器，停止發(fā)電機(jī)向直流匯流條供電。

14、本發(fā)明的有益效果是：

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

16、在采取傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)點(diǎn)電壓作為欠壓判定的條件基礎(chǔ)上，增加了對(duì)發(fā)電機(jī)交流電壓判定的冗余技術(shù)，解決了當(dāng)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障而只判定調(diào)節(jié)點(diǎn)電壓，無(wú)法識(shí)別故障的風(fēng)險(xiǎn)，防止在發(fā)電機(jī)無(wú)輸出情況下，用電設(shè)備過(guò)度消耗蓄電池電能，提高了系統(tǒng)安全性。

技術(shù)特征：

1.航空無(wú)刷直流發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括無(wú)刷直流發(fā)電機(jī)、發(fā)電機(jī)控制單元、直流主饋線、直流主接觸器、直流匯流條、蓄電池；所述的無(wú)刷直流發(fā)電機(jī)為電勵(lì)磁發(fā)電機(jī)，包括電樞繞組、勵(lì)磁繞組、整流單元；所述的發(fā)電機(jī)控制單元，包括變壓器、整流橋、第一電壓檢測(cè)單元、第二電壓檢測(cè)單元、綜合處理單元、勵(lì)磁繼電器；所述電樞繞組的輸出端為三相發(fā)電機(jī)交流電壓，所述三相發(fā)電機(jī)交流電壓經(jīng)過(guò)整流單元整流后，通過(guò)直流主饋線連接直流主接觸器輸入端，直流主接觸器輸入端電壓即發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)點(diǎn)電壓；所述發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)點(diǎn)電壓與所述第一電壓檢測(cè)單元輸入端連接，第一電壓檢測(cè)單元輸出端與所述綜合處理單元輸入端連接；所述三相發(fā)電機(jī)交流電壓與所述變壓器輸入端連接，變壓器輸出端與所述整流橋輸入端連接，整流橋輸出端與第二電壓檢測(cè)單元輸入端連接，第二電壓檢測(cè)單元輸出端與所述綜合處理單元輸入端連接；所述綜合處理單元的輸出端分別與所述勵(lì)磁繼電器、直流主接觸器的控制端連接；所述勵(lì)磁繼電器輸出端與所述勵(lì)磁繞組連接；所述直流主接觸器輸出端與直流匯流條、蓄電池連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航空無(wú)刷直流發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述整流單元由六個(gè)二極管組成。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航空無(wú)刷直流發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的直流主饋線為功率電纜。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航空無(wú)刷直流發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的直流主接觸器為直流接觸器。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航空無(wú)刷直流發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)控制單元通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁繞組電流大小，從而調(diào)節(jié)電樞繞組輸出的三相發(fā)電機(jī)交流電壓。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航空無(wú)刷直流發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述綜合處理單元綜合所述第一電壓檢測(cè)單元和第二電壓檢測(cè)單元輸出的調(diào)節(jié)點(diǎn)電壓采集信號(hào)和交流電壓采集信號(hào)，通過(guò)欠電壓故障判定程序，確認(rèn)發(fā)電機(jī)欠電壓故障結(jié)果。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述的航空無(wú)刷直流發(fā)電系統(tǒng)的冗余欠壓保護(hù)方法，其特征在于，所述綜合處理單元采集第一電壓檢測(cè)單元輸入的調(diào)節(jié)點(diǎn)電壓采集信號(hào)，并設(shè)置有第一欠壓保護(hù)閾值uref1,電壓偏低閾值uref3；所述綜合處理單元采集第二電壓檢測(cè)單元輸入的交流電壓采集信號(hào)，并設(shè)置有第二欠壓保護(hù)閾值uref2；所述調(diào)節(jié)點(diǎn)電壓采集信號(hào)，若低于第一欠壓保護(hù)閾值uref1，延時(shí)預(yù)定時(shí)間后，確認(rèn)發(fā)電機(jī)欠電壓故障；所述調(diào)節(jié)點(diǎn)電壓采集信號(hào)，高于第一欠壓保護(hù)閾值uref1，且低于電壓偏低閾值uref3時(shí)，同時(shí)所述交流電壓采集信號(hào)低于第二欠壓保護(hù)閾值uref2，延時(shí)預(yù)定時(shí)間后，確認(rèn)發(fā)電機(jī)欠電壓故障；所述調(diào)節(jié)點(diǎn)電壓采集信號(hào)，在高于電壓偏低閾值uref3，所述電壓采集信號(hào)低于第二欠壓保護(hù)閾值uref2時(shí)，不判定為發(fā)電機(jī)欠電壓故障。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的航空無(wú)刷直流發(fā)電系統(tǒng)的冗余欠壓保護(hù)方法，其特征在于，第一欠壓保護(hù)閾值uref1,根據(jù)技術(shù)協(xié)議確定，電壓偏低閾值uref2通常設(shè)定為調(diào)節(jié)點(diǎn)電壓正常工作范圍的最低值，第二欠壓保護(hù)閾值uref2低于第一欠壓保護(hù)閾值uref1。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的航空無(wú)刷直流發(fā)電系統(tǒng)的冗余欠壓保護(hù)方法，其特征在于，發(fā)電機(jī)控制單元判定為發(fā)電機(jī)欠電壓故障，斷開(kāi)勵(lì)磁繼電器，停止發(fā)電機(jī)發(fā)電，以防止向發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組提供勵(lì)磁信號(hào)。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的航空無(wú)刷直流發(fā)電系統(tǒng)的冗余欠壓保護(hù)方法，其特征在于，發(fā)電機(jī)控制單元判定為發(fā)電機(jī)欠電壓故障，斷開(kāi)發(fā)電機(jī)輸出端的直流主接觸器，停止發(fā)電機(jī)向直流匯流條供電。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種航空無(wú)刷直流發(fā)電系統(tǒng)及冗余欠壓保護(hù)方法，屬于航空電源系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)輸出的直流調(diào)節(jié)點(diǎn)電壓，以及監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)點(diǎn)電壓整流前的交流電壓。本發(fā)明還包括在調(diào)節(jié)點(diǎn)電壓和交流電壓兩處欠壓檢測(cè)單元和故障綜合處理單元。同時(shí)，本發(fā)明包括響應(yīng)欠壓保護(hù)而斷開(kāi)勵(lì)磁繼電器，斷開(kāi)勵(lì)磁繼電器防止向發(fā)電機(jī)勵(lì)磁提供信號(hào)。本發(fā)明包括響應(yīng)欠壓保護(hù)而斷開(kāi)發(fā)電機(jī)輸出的主接觸器。在采取傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)點(diǎn)電壓作為欠壓判定的條件基礎(chǔ)上，增加了對(duì)發(fā)電機(jī)交流電壓判定的冗余技術(shù)，解決了當(dāng)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障而只判定調(diào)節(jié)點(diǎn)電壓，無(wú)法識(shí)別故障的風(fēng)險(xiǎn)，防止在發(fā)電機(jī)無(wú)輸出情況下，用電設(shè)備過(guò)度消耗蓄電池電能，提高了系統(tǒng)安全性。

技術(shù)研發(fā)人員：趙雅周,李洋,張玉梅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京曙光航空電氣有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21