CN102520621A

CN102520621A - 飞机电源系统的模拟控制板

Info

Publication number: CN102520621A
Application number: CN2011103750326A
Authority: CN
Inventors: 邵惠明; 刘朝勇; 倪新红
Original assignee: Commercial Aircraft Corp of China Ltd
Current assignee: Commercial Aircraft Corp of China Ltd; Shanghai Aircraft Design and Research Institute Commercial Aircraft Corporation of China Ltd
Priority date: 2011-11-22
Filing date: 2011-11-22
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2031-11-22
Also published as: CN102520621B

Abstract

一种飞机电源系统的模拟控制板，其包括：左组合驱动发电机开关、右组合驱动发电机开关、APU发电机开关、冲压空气涡轮重置开关、外部电源开关。还具有左交流汇流条联接开关和右交流汇流条联接开关，它们均具有隔离状态和自动状态。该控制板还包括主蓄电池开关、APU蓄电池开关、直流汇流条联接开关、应急变压整流器开关。由于该电源系统的模拟控制板在性能上与装机件等效，不仅节约了飞机研制成本，而且还大大节省了飞机电源系统地面试验环境建设时间。

Description

飞机电源系统的模拟控制板

技术领域

本发明涉及一种飞机电源系统的模拟控制板，特别地，本发明涉及一种用于民用飞机电源系统地面试验的模拟控制板。

背景技术

飞机电源的控制板是飞机电源系统手动操控、工作状态指示和发电机故障保护等功能的唯一人机控制界面，是一个接口复杂的核心功能部件，是进行飞机电源系统模型试验时必须具备的。然而，在电源系统的控制板正式装机之前，使用电源系统的模拟控制板进行模拟操控从而检验各个电源部件是否能够达到预期的设计要求是较优的。所以，对于飞机电源系统的模拟控制板的设计逐渐成为飞机设计领域的一种需求。

发明内容

本发明是提供一种飞机电源系统的模拟控制板，其包括：左组合驱动发电机开关，其用于接通或断开左组合驱动发电机；右组合驱动发电机开关，其用于使右组合驱动发电机接通或断开右组合驱动发电机；APU发电机开关，其用于当所述左组合驱动发动机和右组合驱动发电机的任一个或者全部无效时用于接通或断开APU发电机；冲压空气涡轮重置开关，其用于当所述左组合驱动发电机、右组合驱动发电机和APU发电机全部无效时接通冲压空气涡轮提供的电力并提供给交流设备；外部电源开关，其用于当外部电源可用时接通外部电源；左交流汇流条联接开关，其具有隔离状态和自动状态，在所述隔离状态下，其用于将所述右组合驱动发电机和所述左组合驱动发电机负责的左、右交流电路隔离开；在所述自动状态下，其用于当所述左组合驱动发电机不可用的情况下使所述右组合驱动发电机接入并作为整个飞机电网的电源；右交流汇流条联接开关，其具有隔离状态和自动状态，在所述隔离状态下，其用于将所述左组合驱动发电机和所述右组合驱动发电机负责的左、右交流电路隔离开，在所述自动状态下，其用于当所述右组合驱动发电机不可用的情况下使左组合驱动发电机接入并作为整个飞机电网的电源；主蓄电池开关，其用于当所述左组合驱动发电机、右组合驱动发电机和APU发电机全部无效时接通主蓄电池的电力并提供给直流设备；APU蓄电池开关，其用于接通(或断开)APU蓄电池从而使其提供电力给直流设备并用于APU启动时提供直流电；直流汇流条联接开关，其具有隔离状态和自动状态，在所述隔离状态下，其用于将所述右组合驱动发电机和所述左组合驱动发电机负责的左、右直流电路隔离开；在所述自动状态下，其用于在无故障状态下将所述左、右直流电路联接在一起；应急变压整流器开关，其用于接通或断开应急变压整流器，在左直流通道或右直流通道故障时，向左直流应急汇流条或右直流应急汇流条供电。

更具体地，所述模拟控制板还包括：厨房开关，其用于接通或断开厨房用电设备；地面勤务电源开关，其用于接通或断开地面勤务电源。

由于该电源系统的模拟控制板在性能上与装机件等效，不仅节约了飞机研制成本，而且还大大节省了飞机电源系统地面试验环境建设时间。

另外，该电源系统的模拟控制板具有控制功能齐全、操控方便、安全可靠等特点。

附图说明

图1是本发明的一个优选实施方式的飞机电源的模拟控制板的示意图；

图2是本发明的一个优选实施方式的飞机电源的模拟控制板的原理框架图。

具体实施方式

飞机的电源系统一般均包括交流电源和直流电源。其中，交流电源又至少具有两主交流电源、一个辅助交流电源和一个应急交流电源和备用电源，该两个主交流电源分别由左组合驱动发电机和右组合驱动发电机提供，辅助交流电源由APU发电机提供，应急交流电源由冲压空气涡轮发电机提供。在地面状态下，飞机可以由外部交流电源供电。左组合驱动发电机、右组合驱动发电机和APU发电机提供三相115V的交流电。备用直流电源由变压整流器和蓄电池组成，用于给机载直流用电设备供电。

正常情况下，左组合驱动发电机和右组合驱动发动机工作，并向交流用电设备供电，并通过左、右变压整流器分别向左、右直流用电设备提供28V的直流电，同时可以对主蓄电池、APU蓄电池进行充电。如果该左组合驱动发电机空中突然故障，则可以以右组合驱动发电机对全机用电设备进行供电，如果左、右组合驱动发电机均出现故障，则再起动APU发电机，如果出现极为不幸的状况，则飞机会启动应急电源进行应急供电，即，由冲压空气涡轮发电机为飞机重要负载提供应急交流供电，由蓄电池为飞机机载直流重要用电设备提供直流电。自然，即使是正常情况下，也可以在特定的飞行条件下仅使APU发电机工作也能保证全机供电安全。

无论是交流电源还是直流电源的供电均是通过各个控制组件(或称为控制器)诸如左发电机控制器、右发电机控制器、APU发电机控制器等进行的，通过各个控制组件(或称为控制器)，可以实现对相应电路的接通和断开以此实现电力分配。

具体地，就电力分配来说，正常情况下，左组合驱动发电机向左交流汇流条供电，同时，通过变压整流器对左直流汇流条供电并对主蓄电池充电；右组合驱动发电机向右交流汇流条供电，同时，通过变压整流器对右直流汇流条供电并对APU蓄电池充电。其中，左交流汇流条和右交流汇流条之间可以通过交流汇流条互联开关进行电连接，左直流汇流条和右直流汇流条可以通过直流汇流条联接开关进行电连接。在非正常情况下，若一个组合驱动发电机出现故障，则通过左、右交流汇流条的互联可将另一个组合驱动发电机接入电网以保证全机电网供电安全；若左组合驱动发电机和右组合驱动发电机之一或均出现故障的条件下，则将起动APU发电机供电，通过左右交流汇流条接入电网到电路对全机供电；若左组合驱动发电机、右组合驱动发电机以及APU发电机均不能动作，则起动冲压空气涡轮发电机，按用电设备优先级向重要交流用电设备提供应急供电，通过将蓄电池连入到电路中给重要直流设备供电。

结合上述内容来理解本发明的飞机电源的模拟控制板，参见图1和图2，本发明的模拟控制板100具有左组合驱动发电机开关(LGEN)102、左组合驱动发电机脱扣开关(LIDG DISC)104、右组合驱动发电机开关(R GEN)106、右组合驱动发电机脱扣开关(R IDG DISC)108、冲压空气涡轮重置开关(RAT)110、APU发电机开关(APU GEN)112。左组合驱动发电机开关(L GEN)102、右组合驱动发电机开关(RGEN)106具有两种状态，即，接通状态(ON)和断开状态(OFF)，接通状态(ON)表示该发电机已发电并接入飞机电网，断开状态(OFF)表示该发电机未工作。左组合驱动发电机脱扣开关(L IDG DISC)104和右组合驱动发电机脱扣开关(R IDG DISC)108可以分别控制进行脱扣动作，以满足左组合驱动发电机和右组合驱动发电机的脱扣试验需求。发电机脱扣开关有两种状态，分别为脱开状态(DISC)和故障状态(FAULT)，其中脱开状态(DISC)表示发电机已进行脱扣动作，故障状态(FAULT)表示发电机处于故障状态，驾驶员判断是否需要进行脱扣动作。

如图所示，左交流汇流条联接开关(L BUS TIE)114、右交流汇流条联接开关(R BUS TIE)116和直流汇流条联接开关(DC BUS TIE)118均具有两种状态，一种状态为隔离状态(ISOL)另一种状态为自动状态(AUTO)。在模拟飞机正常飞行状态下，将左交流汇流条联接开关(L BUS TIE)114、右交流汇流条联接开关(R BUS TIE)116和直流汇流条联接开关(DC BUS TIE)118均置于AUTO状态，这表示，当左组合驱动发电机和右组合驱动发动机均正常工作时，左、右交流汇流条控制器以及直流汇流条控制器会控制电路开关从而使左、右组合驱动发电机各自负责对相应的交流用电设备供电并通过各自的变压整流器对各自的直流设备供电；若其中之一出现故障时，假设左组合驱动发电机出现故障，则调节左交流汇流条联接开关(LBUS TIE)114和直流汇流条联接开关(DC BUS TIE)118将自动连接，即，使得右组合驱动发电机可以对原本由左整体驱动发电机进行供电的交流和直流用电设备进行供电，反之亦然。当左交流汇流条联接开关(L BUS TIE)114、右交流汇流条联接开关(R BUS TIE)116和直流汇流条联接开关(DC BUS TIE)118均处于隔离状态(ISOL)时，左/右交流汇流条、左/右直流汇流条处于隔离状态。

当模拟飞机的正常飞行状态时，左组合驱动发电机开关(LGEN)102和右组合驱动发电机开关(R GEN)106均处于接通(ON)状态，同时，APU发电机开关(APU GEN)112一般处于断开(OFF)状态，冲压空气涡轮开关(RAT)110不进行重置。

当模拟仅以APU发电机供电时，此时，可以将左组合驱动发电机开关(L GEN)102和右组合驱动发电机开关(R GEN)106调至断开状态(OFF)。

当模拟飞机的左、右组合驱动发电机出现过热、滑油压力低、滑油温度高的情况下，左、右组合驱动发电机会发生脱扣，左、右组合驱动发电机脱扣开关(L IDG DISC、R IDG DISC)104、108也处于脱开状态(DISC)。

外部电源开关(EXT PWR)120有可用状态(AVAIL)和接通状态(ON)，其中，可用状态表示外电源已连接并处于可用状态，接通状态表示外电源已经接入电网并处于使用状态。

当模拟飞机的任一组合驱动发电机失效(出现故障)时，则将该具体的发电机开关调至OFF。

当模拟飞机的左右组合驱动发电机均失效时，则将左、右发电机开关(L GEN、R GEN)102、106调至OFF，同时，将APU发电机开关(APU GEN)112调至开启状态(ON)。

当模拟飞机的左、右组合驱动发电机、APU发电机全部失效时，将左、右发电机开关(L GEN、R GEN)102、106以及APU发电机开关(APU GEN)112调至OFF，并根据要求将主蓄电池开关(MAIN BATT)122和APU蓄电池开关(APU BATT)124调至接通状态(ON)、将直流汇流条联接开关(DC BUS TIE)开关118调至自动状态(AUTO)以及将应急变压整流器开关(ETRU)126调至接通状态(OPEN)。

当模拟飞机处于地面并有外部电源供电的情况，则左、右组合驱动发电机开关(L GEN、R GEN)102、106处于断开状态(OFF)，APU发电机开关(APU GEN)112处于断开状态(OFF)，外部电源开关(EXT PWR)120处于闭合状态(ON)。

该控制板上还具有厨房开关(GALLEY)128和地面勤务电源开关(GND SVCE ELEC PWR)130，一般情况下，厨房开关(GALLEY)128均处于接通状态(ON)，地面勤务电源开关(GND SVCE ELEC PWR)130只有当飞机处于地面勤务状态时才调为接通状态(ON)。

上述飞机电源系统模拟控制板100可以与仿真器耦接，以使使用者通过仿真器直观地观察到模拟到的电源系统的正常状态和故障状态。该电源系统模拟控制板100可以采用导光板的结构形式，即，在模拟的电源系统情况正常时，白色的LED灯指示并将相关信号传给仿真器以显示电源系统的模拟的运行状态，而模拟电源系统的故障时，LED指示灯不亮，同时将相应的信号传给仿真器以显示电源系统模拟的故障状态藉此实现故障的初步定位，因此可以说上述飞机电源系统模拟控制板100集控制、指示、告警和隔离功能于一体。

飞机电源系统模拟控制板100的设计原理见图2所示，结合上述内容并参考图2很容易理解，当以该飞机电源系统模拟控制板100进行模拟控制操作时，其不仅可以向航电系统提供DC28V信号和灯驱动信号，同时还可以收集飞机电源系统的发电机控制组件(或称为发电机控制器，GCU)信号，其中，该GGU信号包括左发电机控制器(LGCU)、右发电机控制器(RGCU)、辅助发电机控制器(AGCU)、汇流条电源控制器(BPCU)以及应急发电机控制器(RAT GCU)的信号，同时，该模拟控制板100能够实现对蓄电池控制器(Main BATT CTRL)和辅助发电机电池控制器(APU BATT CTRL)的控制。另外，该模拟控制板100还可以重置左、右组合驱动发电机脱扣开关(L/R DISCRELAY)并可以控制直流控制器(DCTR)、左、右应急变压整流(L/RETR)以及应急变压整流(ETRUC)。

由于该飞机电源系统模拟控制板100可以进行验证性地使用，因此可以发现了实际上存在的设计问题，为及时完善设计提供了依据。

Claims

1.一种飞机电源系统的模拟控制板，其包括：

左组合驱动发电机开关，其用于接通或断开左组合驱动发电机；

右组合驱动发电机开关，其用于使右组合驱动发电机接通或断开右组合驱动发电机；

APU发电机开关，其用于当所述左组合驱动发动机和右组合驱动发电机的任一个或者全部无效时用于接通或断开APU发电机；

冲压空气涡轮重置开关，其用于当所述左组合驱动发电机、右组合驱动发电机和APU发电机全部无效时接通冲压空气涡轮提供的电力并提供给交流设备；

外部电源开关，其用于当外部电源可用时接通外部电源；

左交流汇流条联接开关，其具有隔离状态和自动状态，在所述隔离状态下，其用于将所述右组合驱动发电机和所述左组合驱动发电机负责的左、右交流电路隔离开；在所述自动状态下，其用于当所述左组合驱动发电机不可用的情况下使所述右组合驱动发电机接入并作为整个飞机电网的电源；

右交流汇流条联接开关，其具有隔离状态和自动状态，在所述隔离状态下，其用于将所述左组合驱动发电机和所述右组合驱动发电机负责的左、右交流电路隔离开，在所述自动状态下，其用于当所述右组合驱动发电机不可用的情况下使左组合驱动发电机接入并作为整个飞机电网的电源；

主蓄电池开关，其用于当所述左组合驱动发电机、右组合驱动发电机和APU发电机全部无效时接通主蓄电池的电力并提供给直流设备；

APU蓄电池开关，其用于接通APU蓄电池从而使其提供电力给直流设备并用于APU启动时提供直流电；

直流汇流条联接开关，其具有隔离状态和自动状态，在所述隔离状态下，其用于将所述右组合驱动发电机和所述左组合驱动发电机负责的左、右直流电路隔离开；在所述自动状态下，其用于在无故障状态下将所述左、右直流电路联接在一起；

应急变压整流器开关，其用于接通或断开应急变压整流器，在左直流通道或右直流通道故障时，向左直流应急汇流条或右直流应急汇流条供电。

2.根据权利要求1所述的模拟控制板，其中，所述模拟控制板还包括：

厨房开关，其用于接通或断开厨房用电设备；

地面勤务电源开关，其用于接通或断开地面勤务电源。

3.根据权利要求1或2所述的模拟控制板，其中，所述模拟控制板采用导光板的形式。