Диссертация (Исследование и разработка аппаратов регулирования защиты и коммутации для систем электроснабжения полностью электрифицированных самолетов), страница 7

На последнем этапе происходит снижение напряжения на выводеИРН до нуля.Далееприводитсяупрощеннаяструктураавиационнойсистемыэлектроснабжения (АСЭС) без привода постоянной частоты вращения, в которойреализована вышеописанная концепция.Основным схемотехническим способом повышения энергоэкономичностиАСЭС без ППЧВ при обеспечении преемственности по отношению кстандартномубортовомуэлектрооборудованиюпредставляетсявыбор59многоканальнойструктурысвысокойстепеньюэлектроэнергетическойэкономичности и совместимости, т.е.

с наименьшим числом последовательныхпреобразований (―малокаскадных‖ структур) на пути от первичного источника допотребителей электроэнергии.Нарис.2.2.3представленаупрощеннаяструктураодногоканаламногоканальной комбинированной автономной системы электроснабжения безППЧВ с первичной системой генерирования и распределения переменного токанестабильной частоты и тремя вторичными системами распределения : 1) СЧ –стабильной частоты (115/200В,400Гц); 2) ППН– повышенного постоянногонапряжения (0±135В) и 3) НПН– низкого постоянного напряжения (±27В).

[16]60Рис.2.2.3В ее состав входят: силовая установка (СУ, например, авиадвигатель-АДиливспомогательнаяСУ-ВСУ),генераторпеременноготока(Г~),61распределительное устройство трехфазного напряжения нестабильной частоты, активный выпрямитель (АВ) со звеном повышенной частоты(ЗПЧ) (например, на базе циклоинверторов с коррекцией коэффициентапотребляемой мощности – ККМ и аварийных трансформаторно-выпрямительныхустройств – ТВУ с расщепленными каналами), автономный трехфазныйобратимый инвертор стабильной частоты (ОИСЧ), распределительное устройствотрехфазного напряжения 115/200В стабильной частоты,распределительное устройство постоянного повышенного напряжения (270В) сзаземленной средней точкой (РУ ППН 0±135В), распределительное устройствонизкого постоянного напряжения 27В (РУ НПН,±27В), а также аварийнорезервные устройства (АРУ, отделены пунктиром) : аккумуляторная батарея (АБ)с напряжениями ±135В и ±28В, снабженная транзисторным блоком активноговыравнивания напряжений (БАВН), зарядное устройство (ЗУ) с питанием от АВ иповышающий конвертор (ПК) (возможно-обратимый) для аварийного питанияРУ-ППН от РУ-НПН.Дляприменениявкачествемагистральногогенератора(Г~)магнитоэлектрического генератора (МЭГ) с постоянными магнитами в егоприводном устройстве предусмотрен быстродействующий расцепитель (БР),защищающий всю систему от сверхтоков короткого замыкания.В рассматриваемой структуре вместо диодов в цепи коммутационной шиныШ K применены тиристорные группы ( VS и VS ).

Это дает возможностьисключить пульсации потенциалов на входных зажимах отключенных нагрузокпри коммутационных манипуляциях. Пунктиром также показаны цепи диодногошунтирования ( VД Ш )индуктивных нагрузок.Крометого,врассматриваемойструктуреиспользуетсявариантдвухпроводной СППН с ППКШ и заземленной нулевой шиной Ш0 (СППН0±135В). Здесь для питания коммутационной шины ( Ш K ) использованрегулируемый блок питания (РБП) с двуполярным (дифференциальным)62выходным потенциалом относительно нулевого (заземленного) провода питания инулевой шины( Ш0 ).В качестве потребителей могут использоваться нагрузки с заземленным―минусом‖ 135В, с заземленным ―плюсом‖ 135В и с заземленной ―среднейточкой‖ 270В. К достоинствам этой системы относится также пониженноерабочее напряжение на изоляции кабелей, проводов и распределительных шинотносительно заземленного корпуса объекта, благодаря чему ослабляется процессстарения изоляции, повышается ее надежность и электробезопасность.В составе АСЭС в качестве первичного источника можно применитьмногофазный регулируемый (или нерегулируемый − с постоянными магнитами)вентильныйгенераторпостоянноготокаилираздельные:трехфазныйсинхронный генератор без ППЧВ и регулируемый (или нерегулируемый)выпрямитель.Для повышения КПД преобразования регулируемый выпрямитель внекоторых случаях целесообразно выполнять интегрированным со схемойтранзисторного корректора коэффициента потребляемой мощности (КММ),исключающего высшие гармоники во входном токе, а следовательно – сниженныетепловые потери и помехоизлучения в первичной сети, а также степеньпереразмеривания генератора.В качестве выходного емкостного фильтра в ККМ обычно используетсябатареяэлектролитическихконденсаторов.Однакоэлектролитическиеконденсаторы являются малонадежными элементами, особенно в широкомдиапазоне рабочих температур, и в большинстве случаев в бортовой аппаратуренеприменимы.Поэтомудлярассматриваемыхсистемпредставляетсяцелесообразным в составе преобразователей переменного тока применятьпленочные (или бумажные) буферные конденсаторы, а их малую энергоемкостькомпенсироватьактивнойфильтрациейспомощьюШИМ-управления63транзисторными выравнивающими модуляторами.

Можно также применятьсхемы импульсных транзисторных выпрямителей или выходных конверторов. Вэтих случаях для питания плюсовой, минусовой и коммутирующей шинпонадобятсятривторичныхисточника:спостояннымположительнымпотенциалом, с постоянным отрицательным потенциалом и с регулируемымдвуполярным потенциалом относительно шины заземления.2.2.2. Устройства для питания и регулирования напряжения накоммутационной шине.Для реализации рассмотренного выше принципа коммутации, необходимывторичные источники питания для подачи однонаправленного напряжения накоммутационную шину.

В статье [15], для питания коммутационной шиныпредлагается использовать так называемый обратимый делитель постоянногонапряжения(ОДПН).функциональнымиОднакоданныйвозможностями.аппаратКроме тогоонобладаетимеетнебольшимисущественныйнедостаток - незащищенность от «сквозных сверхтоков» в случае одновременноговключения(например,электромагнитноговследствиеимпульсакоммутационноймолнии)двухпомехиилипоследовательно-включеныхтранзисторов.В связи с этим в ходе исследовательской работы были предложеныразличные схемотехнические подходы к построению более высокоэффективныхустройств для питания и регулирования напряжения на коммутационной шине.Следуетотметить,чтоважнымусловиемприпроектированиипреобразовательной техники (особенно − авиационной бортовой) являетсяобеспечениевысокойнадежностииэлектромагнитнойсовместимости.Существующие на данный момент конверторы напряжения (в том числе ОДПН)не вполне удовлетворяют этим требованиям.

Одним из недостатков, современныхпреобразовательныхустройств,являетсянеобходимостьиспользования64электролитических конденсаторов, имеющих низкую надежность и ограниченныйсрок службы. Рассмотрим обратимый импульсный конвертор.а) Обратимый импульсный конвертор.На рис.2.2.4 представлена структурно-принципиальная схема предлагаемогообратимого импульсного конвертора. [23]Рис.2.2.4Он содержит: фильтровые входную двухконденсаторную стойку 1,2 ивыходной конденсатор 3, дроссель 4 с первой обмоткой 5, первый и второйэлектронные модулирующие ключи 6,7, выпрямительные диоды 8,9,10,11,12 исхему управления 13 с первым и вторым модулирующими выходными выводами14,15, двунаправленный и однонаправленный электронные ключи 16 и 17.

Схемауправления имеет также дополнительные выходные выводы 18,19,20, а дроссель65содержит также вторую обмотку 21, имеющую с его первой обмоткой общиймагнитопровод. Устройство также имеет входные выводы 22,23 повышенногопостоянного напряжения, выходной вывод 24 низкого потенциала и общий выводзаземления 25. Первый и второй дополнительные выводы 18 и 19 схемыуправления 13 подключены к управляющим выводам двунаправленногоэлектронного ключа 16, а третий вывод 20 – к управляющему выводуоднонаправленного ключа 17.Схема управления 13 выполнена с возможностью формирования широтнорегулируемых импульсов на обоих своих модулирующих выходных выводах14,15припрямомпреобразованииповышенныхнапряженийвходнойдвухконденсаторной стойки 1,2 в низкое напряжение выходного конденсатора 3 иформирования аналогичных импульсов на своем втором модулирующемвыходном выводе 15 при обратном преобразовании низкого напряжениявыходного конденсатора 3 в повышенные напряжения входной конденсаторнойстойки 1,2; при этом при прямом преобразовании обеспечивается также подачаотпирающих сигналов на своих дополнительных выводах 18,19,20 подключенныхк двунаправленному ключу 16 и к однонаправленному ключу 17, а при обратномпреобразовании – также подача отпирающего сигнала на своем дополнительномвыводе 19, подключенном к двунаправленному ключу 16.В качестве модулирующих электронных ключей 6 и 7 могут бытьиспользованы транзисторы или двухоперационные (запираемые по управлению)тиристоры.

В качестве двунаправленного электронного ключа 16 могут бытьиспользованы два параллельно-встречно включенных тиристора или транзистора,либо два последовательно-встречно включенных полевых транзистора МОСФЕТс внутренними обратными диодами, либо симистор с двумя раздельнымиуправляющими выводами. В качестве однонаправленного электронного ключа 17можно использовать транзистор или однооперационный тиристор. Сердечникмагнитопровода дросселя 4 имеет антинасыщающий зазор.66Рассмотрим работу импульсного конвертора.