CN103683352A - 飞机遮光板光伏系统设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于新能源发电领域和飞机电气系统的设计领域。本发明涉及到飞机遮光板光伏系统的设计方法，提出了一种在飞机遮光板上安装光伏阵列并将其接入飞机电气系统的新型设计方案。该方案能够利用太阳能光伏发电系统为飞机上的设备供电，可以有效利用可再生能源，减轻了能源消耗和环境污染，并且提高了飞机电气系统的供电可靠性。具体的设计过程如下：首先研究飞机电气系统的设计原理以及将光伏系统接入的可行性；然后根据飞机遮光板的面积大致计算可安装的光伏系统容量，最后详细介绍有光伏接入的飞机电源系统整体电路结构。

Description

飞机遮光板光伏系统设计方法
技术领域
本发明涉及新能源发电领域和飞机电气系统的设计领域。
背景技术
随着传统能源价格的逐步攀升，对环境造成的危害日益突出，如何获得廉价、稳定和清洁的能源成为全世界关注的焦点。太阳能是地球主要能源来源，具有取之不尽、用之不竭、无污染、不受地域限制等独特的优势。将光伏电池板安装在飞机遮光板上不仅可以充分利用飞机的面积，不占据多余空间，而且能够节省能源，减少环境污染，提高供电可靠性。此外，飞机飞行时会穿越云层，在云层之上光照强度很强，这种情况下飞机受光面的小窗遮光板一般会拉下，安装在遮光板上的光伏电池受光面积增大，光伏电池能最大限度的将太阳能资源转换成电能，从而充分利用清洁能源，减少化石能源的消耗。
飞机电气系统是由供电系统和用电设备组成。供电系统是现代飞机的一个重要组成部分，它的作用是向飞机上所有用电设备(如飞行控制系统、各种电子设备、照明、防冰与环境控制系统等)连续地提供满足技术性能的电能，保证用电设备的正常工作。供电系统是电能的产生、控制、变换和输配系统，它包括电源系统和配电系统两大部分。
其中飞机电源系统由主电源、应急电源和二次电源组成，有时还包括辅助电源。传统的飞机主电源是航空发动机传动的发电机，包括直流发电机和交流发电机。应急电源是在主电源和辅助电源都失效的情况下，给关键负载供电的电源，主要是航空蓄电池。二次电源是将主电源电能变换为另一种形式或规格电能的装置，用以满足不同机载用电设备的需要，是飞机电源系统的重要组成部分，主要是各种变流机和整流装置。如图4是民用飞机电气系统的体系结构图。其中RAT表示冲压空气涡轮，FADEC表示全权数字发动机控制系统，P表示永磁机轮。
发明内容
本发明涉及到将光伏发电技术应用于飞机电气系统的方法，提出了一种在飞机遮光板上安装光伏阵列并将其接入飞机电气系统的新型设计方案。该方案能够利用太阳能光伏发电系统为飞机上的设备供电，可以有效利用可再生能源，减轻了能源消耗和环境污染，并且提高了飞机电气系统的供电可靠性。
附图说明
图1为飞机遮光板示意图；
图2为飞机小窗遮光板光伏阵列侧面图；
图3为飞机小窗遮光板光伏阵列正面图和剖面图；
图4遮光板光伏发电系统示意图；
图5为有光伏接入的飞机供电系统结构图；
图6为民用飞机电气系统体系结构图。
具体实施方式
1)如图1所示，假设民用飞机上的遮光板大约140个，每个遮光板的尺寸约为430mm*295mm。光伏电池板的尺寸应略小于遮光板的尺寸，如图2，3所示在每一个遮光板上安装长度、宽度、厚度的规格为425mm*290mm*17mm的单晶硅光伏电池板，其工作电压为18.3V，工作电流0.84A，额定功率是15W。则整个飞机遮光板光伏系统可为飞机提供的额定功率为2100W。
2)如图4所示，首先将飞机上的所有光伏电池分成两组，飞机前部60个遮光板光伏电池串并联后接入一个逆变器，飞机后部80个遮光板光伏电池串并联后接入另一个逆变器，这样的设计是为了防止导线过长导致较高的电压降落。将飞机前部的60个光伏电池平均分为3组，每组20个电池板串联，再将3组光伏电池并联；飞机后部的80个光伏电池平均分成4组，每组20个电池板串联，再将4组光伏电池并联。最后经过逆变器接入飞机115V的交流供电系统。在电路中设置自动开关装置，当小窗遮光板拉下面积达到50％时，电路中的开关闭合，光伏电池接入飞机电源系统；当小窗遮光板被推上，受到光照的面积小于50％时，电路中的开关关断，光伏电池与飞机电源系统断开。
3)遮光板光伏系统接入后的整个飞机供电系统如图5所示。将光伏系统和飞机主交流发电机都接入115V交流汇流条，经过航空变压整流器将机上115/200V，400Hz的三相交流电变换成28V的直流电，供给非重要直流用电设备。蓄电池组作为飞机的应急电源，给应急用电设备和重要用电设备供电。此外，用于飞机在地面充电的地面电源插座接在115V的中心汇流条上。
综上所述，本发明设计的在飞机遮光板上安装光伏阵列并将其接入飞机电气系统的方案，能够利用太阳能光伏发电系统为飞机上的设备供电，可以有效利用可再生能源，减轻了能源消耗和环境污染，并且提高了飞机电气系统的供电可靠性。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种飞机遮光板光伏系统设计方法，其特征在于根据飞机小窗遮光板的尺寸，在遮光板的外侧嵌入单晶硅光伏电池板，光伏电池板的长度和宽度略小于遮光板的长度和宽度，确保可以完全嵌入遮光板，而电池板的厚度小于遮光板和小窗之间的距离；将遮光板上的光伏电池进行合理的串并联，通过逆变器接入飞机电源系统，光伏电池是否向飞机用电设备供电取决于遮光板拉下的面积，当小窗遮光板拉下面积达到或超过20％时，电路中的开关闭合，光伏电池接入飞机电源系统，开始向飞机用电设备供电；当小窗遮光板被推上，受到光照的面积小于20％时，电路中的开关关断，光伏电池与飞机电源系统断开，不再向飞机用电设备供电。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，光伏电池板厚度小于20mm。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将遮光板光伏发电系统接入飞机115V交流汇流条，经过航空变压整流器将机上115/200V，400Hz的三相交流电变换成28V的直流电，供给非重要直流用电设备。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在电路中设置自动开关装置，当小窗遮光板拉下面积达到20％时，电路中的开关闭合，光伏电池接入飞机电源系统；当小窗遮光板被推上，受到光照的面积小于20％时，电路中的开关自动关断，光伏电池与飞机电源系统断开。
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