CN103104347B - 高能固态放电点火模块 - Google Patents
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Abstract
本发明提出的一种高能固态放电点火模块，其中的逆变组件由电连接于滤波电路与升压变压器之间的PWM控制芯片U1及其辅助电路组成，升压变压器通过高压硅堆D1电连接储能电容器组件，放电控制组件电连接在储能电容器组件和高压升压电路之间，高压升压电路由电连接在互感线圈L1的高频变压器和振荡电容C8组成，直流电源DC经电源输入接口电连接滤波器完成滤波，通过逆变电路和升压变压器转换为高压交流脉冲，再经硅堆整流后向储能电容器组件进行充电，由放电控制电路和高压升压电路完成向高压输出接口输出高电压。本发明解决了气体放电管能量损失大，转换效率低，寿命短的问题，提高近30%的输出能量和转换效率。具有效率高，寿命长、无放射性的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于航空发动机起动及运行过程中点燃发动机燃油混合气的点火装置。
背景技术
点火装置是现代航空发动机的重要组成部分，是发动机地面起动、空中停车再起动的关键组成部件，其功能、性能的优越与稳定性，直接影响飞机和发动机的完备率和出勤率，以及任务执行的成功率。航空发动机用点火装置为短时重复的工作方式，电源输入分为直流28V和交流115V/400Hz两种。在各种点火装置中，航空发动机目前普遍采用的点火类型是直流逆变式电容放电点火装置，且占了90%以上。
在现有技术中，航空发动机直流逆变式电容放电点火装置一般由滤波部件、逆变电路、升压部件、整流部件、储能部件及放电控制部件组成。其工作原理为：直流电源经滤波部件滤波后，在逆变电路和升压部件中转换为高压直流脉冲，经整流后储存在储能部件中；当储能部件中的能量满足规定要求时，放电控制部件中的放电开关器即导通为储能部件中的能量释放提供通路，从产生可以电离空气的高电压。受使用环境和电子元器件限制，国内的航空发动机用点火装置一直限于传统气体放电管和机械振子逆变式点火装置。国产航空发动机所用的点火装置普遍存在体积大、质量重、电气效率低、可靠性不高、寿命较短、放射性处置不便等缺点。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术存在的不足之处，提供一种高能固态放电点火模块，以解决现有技术中存在的上述问题。本发明的这种电路形式具有转换效率高、能量损失小、火花频率一致性好、无放射性器件等优点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高能固态放电点火模块，包括，滤波部件、逆变组件、放电控制组件，储能电容器组件、整流组件和高压升压电路，其特征在于，所述逆变组件由电连接于滤波电路与升压变压器5之间的脉冲宽度调制PWM控制芯片U1及其辅助电路组成，升压变压器通过高压硅堆D1电连接储能电容器组件，所述放电控制组件电连接在储能电容器组件和高频变压器之间，由可控硅及其触发电路组成。直流电源DC经电源输入接口电连接滤波器7完成滤波，通过逆变电路和升压变压器转换为高压交流脉冲，再经硅堆整流后向储能电容器组件进行充电，由放电控制电路和高压升压电路，向高压输出接口输出高电压。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果。
本发明由于采用PWM控制芯片及其辅助电路组成逆变电路，解决了传统机械振子式逆变器能量损失大，转换效率低，寿命短，电磁兼容性差等问题。可控硅及其辅助电路组成的放电控制电路，解决了气体放电管能量损失大，转换效率低，寿命短及后期放射性物品处理等问题。本发明相比于采用机械振子逆变器的现有技术，具有电气转换效率高，电磁兼容效果好的特点，同时由于提高了振荡频率，减少了升压变压器30%以上的体积。
本发明相比于采用气体放电管电路的现有技术，具有电气效率高，可靠性高，无放射性的特点。损失的能量气体放电管可减少30%左右，即提高近30%的输出能量和转换效率。
附图说明
下面结合附图和实施例进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
图1是本发明高能固态放电点火模块的构造结构透视图。
图2 是本发明高能固态放电点火模块的主要电路原理示意图。
图3是图2逆变电路示意图。
图4是图2放电控制电路示意图。
图中：1高压输出接口，2高频变压器，3电容器组件，4功能电路板，5升压变压器，6外壳组件，7滤波器，8电源输入接口。
具体实施方式
在图1描述的一个实施例中，高能固态放电点火模块主要由设置在外壳组件6同一侧面上的电源输入接口8、高压输出接口1，以及固联在外壳组件6壳体中，含逆变组件、整流组件和放电控制组件的功能电路板4、电连接电源输入接口8的滤波器7、升压变压器5、电容器组件3和高频变压器2组成。脉冲宽度调制PWM控制芯片及其辅助电路组成的逆变电路电连接于滤波器与升压变压器之间。由可控硅及其触发电路和所述高频变压器2组成的高压升压电路电连接于储能电容器组件3与高压输出接口1之间。
在图2～图3中，逆变组件由电连接于滤波电路与升压变压器5之间的PWM控制芯片U1及其辅助电路组成。升压变压器通过高压硅堆D1电连接储能电容器组件。在滤波器和升压变压器之间电连接有PWM控制芯片及其辅助电路组成的逆变电路，逆变电路由PWM控制芯片U1及其辅助电路组成。辅助电路包括，并联在滤波电路之间的电容器C1、电容器C1一端电连接U1第7脚，并联在U1两个输出脚并联电路上的电容器C2、与电容器C2并联电路串联电阻R2 、R3，并联在电阻R2与电阻R3接点上的稳压管Z2和电容器C3组成的并联电路，通过U1第3脚由电容器C4和串联电阻R4、R5组成的并联电路，通过U1第4脚由电容器C5、CT和电阻RT组成的并联电路, 电容CT和电阻RT之间的接点相连U1第8脚，上述电路的公共端通过稳压管Z1相连电阻R1和二极管D2组成的并联回路,该并联回路电连接U1第6脚，稳压管Z1并联U1第5脚并与MOS管Q1相连，Q1发射结和集电极分别相连于电阻R4、R5的接点和升压变压器T1初级。升压变压器通过高压硅堆D1电连接储能电容器组件。
在图4中，储能电容器组件和高频变压器之间电连接有由可控硅及其触发电路组成的放电控制组件。放电控制组件电连接在储能电容器组件和高频变压器T2之间，由可控硅及其辅助电路组成。放电控制电路包括，电连接在高压硅堆D1线路和公共接地端相连的电阻R6、电容器C7、电连接在电阻R6和电容器C7接点之间的稳压管Z3，电连接在电阻R7、R8接点上的可控硅Q3，可控硅Q3通过接地电阻R9接点相连晶闸管TH1，晶闸管TH1阳极相连稳压管Z3，阴极相连互感线圈L1，经接地电阻R11相连高频变压器T2，晶闸管TH2阳极连接于二极管D3、D4之间，阴极相连高压硅堆D1，控制极经互感线圈L1次级电连接高频变压器T2和电阻R10互感线圈L1抽头电连接振荡电容C8。
本发明的逆变组件的工作原理是：PWM控制芯片U1与辅助电路、MOS管Q1配合升压变压器的初级及高压硅堆D1构成典型的单端反激式逆变电路。PWM控制芯片U1与辅助电路产生高频调制脉冲，控制MOS管Q1的通断。当MOS管Q1导通时，升压变压器初级线圈在输入电压电流线性增加；当MOS管Q1关断时，升压变压器初级线圈中电流通过互感转移至次级线圈，通过高压硅堆D1向储能电容器充电，其中振荡频率由振荡电容CT和振荡电阻RT确定。
当储能电路上的储能电容器组件C7电压达到规定值时，分压电阻R6和R7输出一个电压到双向可控硅Q3阳极上，导通可控硅Q3，为晶闸管TH1提供一个门集触发信号，使晶闸管TH1导通。晶闸管TH1导通电流经互感线圈L1一侧，在互感线圈L1另一侧互感产生一触发电压信号，触发晶闸管TH2导通，将储能电容器组件C7中储存的电能，通过晶闸管TH2传送到高频变压器T2，经过高频变压器再次提升电压，完成点火装置输出高电压、大电流的功能。
Claims (2)
1.一种高能固态放电点火模块，包括，滤波部件、逆变组件、放电控制组件，储能电容器组件、整流组件和高压升压电路，其特征在于，所述逆变组件由电连接于滤波电路与升压变压器（5）之间的脉冲宽度调制PWM控制芯片U1及其辅助电路组成，升压变压器通过高压硅堆D1电连接储能电容器组件；所述放电控制组件电连接在储能电容器组件和高频变压器之间，由可控硅及其触发电路组成，高压升压电路由电连接在互感线圈L1的高频变压器T2与振荡电容C8组成，电路直流电源DC经电源输入接口电连接滤波器（7）完成滤波，通过逆变电路和升压变压器转换为高压交流脉冲，再经硅堆整流后向储能电容器组件进行充电，由放电控制电路和高压升压电路，向高压输出接口输出高电压。
2.根据权利1所述的高能固态放电点火模块，其特征在于，所述的高能固态放电点火模块主要由设置在外壳组件（6）同一侧面上的电源输入接口（8）、高压输出接口（1），以及固联在外壳组件（6）壳体中，含逆变组件、整流组件和放电控制组件的功能电路板（4）、电连接电源输入接口（8）的滤波器（7）、升压变压器（5）、电容器组件（3）和高频变压器（2）组成。
3.根据权利要求1所述的高能固态放电点火模块，其特征在于，脉冲宽度调制PWM控制芯片及其辅助电路组成的逆变电路电连接于滤波器与升压变压器之间。
4.根据权利要求1所述的高能固态放电点火模块，其特征在于，由可控硅及其触发电路和所述高频变压器（2）与振荡电容C8组成的高压升压电路电连接于储能电容器组件（3）与高压输出接口（1）之间。
5.根据权利要求1所述的高能固态放电点火模块，其特征在于，放电控制组件电连接在储能电容器组件和高频变压器T2之间，由可控硅及其辅助电路组成。
6.根据权利要求1所述的高能固态放电点火模块，其特征在于，放电控制电路包括，电连接在高压硅堆D1线路和公共接地端相连的电阻R6、电容器C7、电连接在电阻R6和电容器C7接点之间的稳压管Z3，电连接在电阻R7、R8接点上的可控硅Q3。
7.根据权利要求6所述的高能固态放电点火模块，其特征在于，可控硅Q3通过接地电阻R9接点相连晶闸管TH1，晶闸管TH1阳极相连稳压管Z3，阴极相连互感线圈L1，经接地电阻R11相连高频变压器T2，晶闸管TH2阳极连接于二极管D3、D4之间，阴极相连高压硅堆D1，控制极经互感线圈L1次级电连接高频变压器T2和电阻R10互感线圈L1抽头电连接振荡电容C8。
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