CN110556907B - 汇流条功率控制器的主dc汇流条tru过载保护结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开汇流条功率控制器的主DC汇流条TRU过载保护结构，每个BPCU都会检测主DC汇流条TRU（即TRU L 28VDC或TRU R 28VDC）的DC电流信息，以在必要时实施DC汇流条TRU过载（OC）保护。本发明的有益效果在于，配合BPCU的保护与故障隔离功能的实现。

Description

汇流条功率控制器的主DC汇流条TRU过载保护结构

技术领域

本发明涉及汇流条功率控制器的主DC汇流条TRU过载保护结构。

背景技术

汇流条功率控制器（Bus Power Control Unit，BPCU）的作用有两个，一个是在正常情况下通过对飞机电网功率开关的控制而实现面向负载的功率传输，另一个功能是为配电汇流条及功率元件提供保护。

传统飞机的电网构型简单，BPCU的保护和控制功能也不复杂。在多电飞机体制下，BPCU除了具备常规的控制与保护功能外，还要与对侧通道的BPCU一道，实现故障情况下的故障定位与隔离。

发明内容

本发明提供一种新型的单通道多电飞机汇流条功率控制器的主DC汇流条TRU过载保护结构，配合BPCU的保护与故障隔离功能的实现。其中包括故障判断及在故障情况下应采取什么措施。

为了实现这一目的，本发明的技术方案如下：单通道多电飞机汇流条功率控制器的主DC汇流条TRU过载保护结构，包含有，

主发电机GEN L与断路器L GCB的第一端相连，断路器L GCB的第二端与汇流条L235VAC Bus相连；

主发电机GEN R与断路器R GCB的第一端相连，断路器R GCB的第二端与汇流条R235VAC Bus相连；

辅助发电机APU GEN与断路器APB的第一端相连，汇流条L 235VAC Bus与接触器LBTB的第一端相连，汇流条R 235VAC Bus与接触器R BTB的第一端相连，接触器APB的第二端分别与接触器L BTB的第二端及接触器R BTB的第二端相连；

汇流条L 235VAC Bus与接触器L ATUC的第一端相连，接触器L ATUC的第二端与电能转换装置L ATU相连，电能转换装置L ATU又与接触器L BSB的第一端相连，接触器L BSB的第二端与汇流条L 115VAC Bus相连；

汇流条R 235VAC Bus与接触器R ATUC的第一端相连，接触器R ATUC的第二端与电能转换装置R ATU相连，电能转换装置R ATU又与接触器R BSB的第一端相连，接触器R BSB的第二端与汇流条R 115VAC Bus相连；

地面电源L FWD EP与接触器L EPC的第一端相连，接触器L EPC的第二端与接触器L BSB的第一端相连；

地面电源R FWD EP与接触器R EPC的第一端相连，接触器R EPC的第二端与接触器R BSB的第一端相连；

汇流条L 115VAC Bus与接触器LacT的第一端相连，接触器LacT的第二端与接触器RacT的第一端相连，接触器RacT的第二端与汇流条R 115VAC Bus相连；

接触器L ATUC的第二端与接触器L TRU Rly的第一端相连，接触器L TRU Rly的第二端与电源转换装置TRU L相连，电源转换装置TRU L又与汇流条L 28VDC Bus相连；

接触器R ATUC的第二端与接触器R TRU Rly的第一端相连，接触器R TRU Rly的第二端与电源转换装置TRU R相连，电源转换装置TRU R又与汇流条R 28VDC Bus相连；

汇流条L 28VDC Bus与接触器LdcT的第一端相连，接触器LdcT的第二端与接触器RdcT的第一端相连，接触器RdcT的第二端与汇流条R 28VDC Bus相连；

接触器L ATUC的第二端与接触器E1 TRU ISO Rly的第一端相连，接触器E1 TRUISO Rly的第二端分别与电源转换装置TRU E1及接触器E1 TRU Rly的第一端相连，电源转换装置TRU E1又与汇流条ESS1 28VDC Bus的第一端相连，接触器ESS ISO Rly的第二端与汇流条ESS 235VAC Bus相连，汇流条ESS 235VAC Bus与电源转换装置TRU E2相连，电源转换装置TRU E2又与汇流条ESS2 28VDC Bus相连；

发电机GEN RAT与接触器RCB的第一端相连，接触器RCB的第二端与汇流条ESS235VAC Bus相连；

汇流条ESS1 28VDC Bus与接触器E1T的第一端相连，接触器E1T的第二端与接触器E2T的第一端相连，接触器E2T的第二端与汇流条ESS2 28VDC Bus相连；

汇流条ESS1 28VDC Bus与接触器MBR的第一端相连，接触器MBR的第二端与汇流条Hot BB1相连；

汇流条Hot BB2与接触器SPUC的第一端相连，接触器SPUC的第二端与SPU相连，SPU与接触器SPUB的第一端相连，接触器SPUB的第二端与自耦变压整流器ATRU R相连；

汇流条L 235VAC Bus与接触器L ATRUC的第一端相连，接触器L ATRUC的第二端与自耦变压整流器ATRU L相连，自耦变压整流器ATRU L又与汇流条L 270VDC Bus相连；

汇流条R 235VAC Bus与接触器R ATRUC的第一端相连，接触器R ATRUC的第二端与自耦变压整流器ATRU R相连，自耦变压整流器ATRU R又与汇流条R 270VDC Bus相连；

外部电源L AFT EP与接触器L AEPC的第一端相连，接触器L AEPC的第二端与自耦变压整流器ATRU L相连；

汇流条功率控制器BPCU检测主DC汇流条TRU的DC电流信息，以在必要时实施DC汇流条TRU过载（OC）保护。

TRU过载（OC）保护动作，

1) 断开并闭锁就近的TRU Rly；

2) 断开并闭锁就近的LdcT或RdcT；

3) 向对侧的BPCU发送主DC汇流条TRU OC跳闸保护请求，对侧的BPCU对该请求的响应是，断开并闭锁该BPCU对侧（故障侧）的TRU Rly，断开并闭锁就近的LdcT或RdcT。

如果某个BPCU处于失效安全条件，对侧的BPCU会提供相应的DC汇流条TRU OC保护，它通过检测对侧的TRU电流信息采集点来判断OC条件。在出现OC条件时，它会断开并闭锁对侧的TRU Rly，同时断开并闭锁LdcT或RdcT。

BPCU采集到的主DC汇流条TRU OC条件分为以下6阶：

1) 过载6（OC6）：TRU电流>=1200A，持续715ms；当TRU电流<=1100A时复位；

2) 过载5（OC5）：TRU电流>=900A，持续2.6s；当TRU电流<=800A时复位；

3) 过载4（OC4）：TRU电流>=560A，持续5.75s；当TRU电流<=510A时复位；

4) 过载3（OC3）：TRU电流>=420A，持续12s；当TRU电流<=390A时复位；

5) 过载2（OC2）：TRU电流>=360A，持续48s；当TRU电流<=340A时复位；

6) 过载1（OC1）：TRU电流>=280A，持续305s；当TRU电流<=270A时复位。

与现有技术相比，本发明的有益效果至少在于：

1.配合BPCU的保护与故障隔离功能的实现。

2.引入235VAC汇流条，以代替传统飞机的115VAC汇流条，功率等级提高。

3.引入270VDC电压等级，用于给大电机调速（空调压缩机等）。

4.外部电源插座的数量由传统飞机的1个插座变成2个，同时应急电源RAT的电压等级和容量均有所增长，由原来的115VAC 30kVA变成235VAC 50kVA。

除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果之外，本发明所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将结合附图作出进一步详细的说明。

附图说明

图1为主DC汇流条TRU过载（OC）保护信息采集点。

图2是单通道多电飞机的电源系统架构。

图3是主DC汇流条TRU过载（OC）保护的信息采集点。

图4是TRU过载（OC）保护的反时限曲线。

具体实施方式

下面通过具体的实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图2是一种单通道多电飞机的电源系统，其中包括左右2台额定功率为225kVA的变频主启动发电机GEN L和GEN R，还包括一台额定功率为200kVA的APU启动发电机，以及一台额定功率50kVA的RAT发电机。此外还有三个外部功率源，分别是L FWD EP、R FWD EP和LAFT EP，每个外部功率源的插座可以支持最大90kVA的功率。主启动发电机、APU启动发电机以及RAT发电机的额定电压均为235VAC，三个外部电源的额定电压为115VAC。

GEN L，GEN R，以及APU GEN都有各自的发电机断路器L GCB、R GCB以及APB来控制发电机的投切，此外，这3台发电机还有对应的接触器L GNR、R GNR和A GNR来控制与地网络的连接。

三个外部电源也有对应的接触器控制电源的接入，分别是L EPC、R EPC，以及LAEPC。

该电源系统的二次电源包括2台额定功率为150kVA的ATRU、两台额定容量为60kVA的ATU，以及4台额定输出电流为240A的TRU。其中ATRU将235VAC转换成+/-270VDC，分别输出给左右两路+/-270VDC汇流条，用来给多电负载供电（飞控作动、电环控等）；ATU将230VAC转换成115VAC，分别输出给左右两路115VAC汇流条；TRU将235VAC转换成28VDC，分别输出给左右两路28VDC正常汇流条和左右两路28VDC应急汇流条。

该电源系统有两个额定电压为28VDC，容量为75Ah的蓄电池，即主蓄电池和APU蓄电池，在飞机发电机启动之前，蓄电池可以为关键的电子设备供电。同时，APU蓄电池还可用于启动APU。

传统飞机的电网构型简单，BPCU的保护和控制功能也不复杂。在多电飞机体制下，BPCU除了具备常规的控制与保护功能外，还要与对侧通道的BPCU一道，实现故障情况下的故障定位与隔离。本发明提出了一种主DC汇流条TRU（Transformer Rectifier Unit）过载保护功能设计，以配合BPCU的保护与故障隔离功能的实现。其中包括故障判断及在故障情况下应采取什么措施。

主DC汇流条TRU过载（OC）保护的信息采集点如图1所示。

每个BPCU都会检测主DC汇流条TRU（即TRU L 28VDC或TRU R 28VDC）的DC电流信息，以在必要时实施DC汇流条TRU过载（OC）保护。在检测到相应的过载（OC）条件时，BPCU会实施下述保护：

1) 断开并闭锁就近的TRU Rly；

2) 断开并闭锁就近的LdcT或RdcT；

3) 向对侧的BPCU发送主DC汇流条TRU OC跳闸保护请求，对侧的BPCU对该请求的响应是，断开并闭锁该BPCU对侧（故障侧）的TRU Rly，断开并闭锁就近的LdcT或RdcT。

DC汇流条TRU过载（OC）保护的控制逻辑如图3所示。

如果某个BPCU处于失效安全条件，对侧的BPCU会提供相应的DC汇流条TRU OC保护，它通过检测对侧的TRU电流信息采集点来判断OC条件。在出现OC条件时，它会断开并闭锁对侧的TRU Rly，同时断开并闭锁LdcT或RdcT。

BPCU采集到的主DC汇流条TRU OC条件分为以下6阶：

1) 过载6（OC6）：TRU电流>=1200A，持续715ms；当TRU电流<=1100A时复位；

2) 过载5（OC5）：TRU电流>=900A，持续2.6s；当TRU电流<=800A时复位；

3) 过载4（OC4）：TRU电流>=560A，持续5.75s；当TRU电流<=510A时复位；

4) 过载3（OC3）：TRU电流>=420A，持续12s；当TRU电流<=390A时复位；

5) 过载2（OC2）：TRU电流>=360A，持续48s；当TRU电流<=340A时复位；

6) 过载1（OC1）：TRU电流>=280A，持续305s；当TRU电流<=270A时复位。

TRU过载保护的反时限曲线如图4所示。

每个因主DC汇流条TRU OC而跳闸的接触器在复位条件满足时都可以被复位，具体做法是在机组显控界面中将对应接触器的开关（L TRU Rly、R TRU Rly、LdcT、RdcT）从AUTO旋到ISOLATE，再旋回AUTO。

以上仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但且不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (2)

1.汇流条功率控制器的主DC汇流条TRU过载保护结构，包含有，

主发电机GEN L与断路器L GCB的第一端相连，断路器L GCB的第二端与汇流条L235VAC Bus相连；

主发电机GEN R与断路器R GCB的第一端相连，断路器R GCB的第二端与汇流条R235VAC Bus相连；

辅助发电机APU GEN与断路器APB的第一端相连，汇流条L 235VAC Bus与接触器L BTB的第一端相连，汇流条R 235VAC Bus与接触器R BTB的第一端相连，接触器APB的第二端分别与接触器L BTB的第二端及接触器R BTB的第二端相连；

汇流条L 235VAC Bus与接触器L ATUC的第一端相连，接触器L ATUC的第二端与电能转换装置L ATU相连，电能转换装置L ATU又与接触器L BSB的第一端相连，接触器L BSB的第二端与汇流条L 115VAC Bus相连；

汇流条R 235VAC Bus与接触器R ATUC的第一端相连，接触器R ATUC的第二端与电能转换装置R ATU相连，电能转换装置R ATU又与接触器R BSB的第一端相连，接触器R BSB的第二端与汇流条R 115VAC Bus相连；

地面电源L FWD EP与接触器L EPC的第一端相连，接触器L EPC的第二端与接触器LBSB的第一端相连；

地面电源R FWD EP与接触器R EPC的第一端相连，接触器R EPC的第二端与接触器RBSB的第一端相连；

汇流条L 115VAC Bus与接触器LacT的第一端相连，接触器LacT的第二端与接触器RacT的第一端相连，接触器RacT的第二端与汇流条R 115VAC Bus相连；

接触器L ATUC的第二端与接触器L TRU Rly的第一端相连，接触器L TRU Rly的第二端与电源转换装置TRU L相连，电源转换装置TRU L又与汇流条L 28VDC Bus相连；

接触器R ATUC的第二端与接触器R TRU Rly的第一端相连，接触器R TRU Rly的第二端与电源转换装置TRU R相连，电源转换装置TRU R又与汇流条R 28VDC Bus相连；

汇流条L 28VDC Bus与接触器LdcT的第一端相连，接触器LdcT的第二端与接触器RdcT的第一端相连，接触器RdcT的第二端与汇流条R 28VDC Bus相连；

接触器L ATUC的第二端与接触器E1 TRU ISO Rly的第一端相连，接触器E1 TRU ISORly的第二端分别与电源转换装置TRU E1及接触器E1 TRU Rly的第一端相连，电源转换装置TRU E1又与汇流条ESS1 28VDC Bus的第一端相连，接触器ESS ISO Rly的第二端与汇流条ESS 235VAC Bus相连，汇流条ESS 235VAC Bus与电源转换装置TRU E2相连，电源转换装置TRU E2又与汇流条ESS2 28VDC Bus相连；

发电机GEN RAT与接触器RCB的第一端相连，接触器RCB的第二端与汇流条ESS 235VACBus相连；

汇流条ESS1 28VDC Bus与接触器E1T的第一端相连，接触器E1T的第二端与接触器E2T的第一端相连，接触器E2T的第二端与汇流条ESS2 28VDC Bus相连；

汇流条ESS1 28VDC Bus与接触器MBR的第一端相连，接触器MBR的第二端与汇流条HotBB1相连；

汇流条Hot BB2与接触器SPUC的第一端相连，接触器SPUC的第二端与SPU相连，SPU与接触器SPUB的第一端相连，接触器SPUB的第二端与自耦变压整流器ATRU R相连；

汇流条L 235VAC Bus与接触器L ATRUC的第一端相连，接触器L ATRUC的第二端与自耦变压整流器ATRU L相连，自耦变压整流器ATRU L又与汇流条L 270VDC Bus相连；

汇流条R 235VAC Bus与接触器R ATRUC的第一端相连，接触器R ATRUC的第二端与自耦变压整流器ATRU R相连，自耦变压整流器ATRU R又与汇流条R 270VDC Bus相连；

外部电源L AFT EP与接触器L AEPC的第一端相连，接触器L AEPC的第二端与自耦变压整流器ATRU L相连；

汇流条功率控制器L BPCU的检测点设置在汇流条L 28VDC Bus，用于检测汇流条L28VDC Bus的DC电流信息，以实施汇流条L 28VDC Bus的TRU过载OC保护；

汇流条功率控制器R BPCU的检测点设置在汇流条R 28VDC Bus，用于检测汇流条R28VDC Bus的DC电流信息，以实施汇流条R 28VDC Bus的TRU过载OC保护。

2.根据权利要求1所述的汇流条功率控制器的主DC汇流条TRU过载保护结构，其特征在于，汇流条L 28VDC Bus的TRU过载OC保护包括：断开并闭锁接触器L TRU Rly；断开并闭锁接触器LdcT；向汇流条功率控制器R BPCU发送主DC汇流条TRU OC跳闸保护请求，汇流条功率控制器R BPCU对该请求的响应是，断开并闭锁接触器L TRU Rly，断开并闭锁接触器LdcT；

汇流条R 28VDC Bus的TRU过载OC保护包括：断开并闭锁接触器R TRU Rly；断开并闭锁接触器RdcT；向汇流条功率控制器L BPCU发送主DC汇流条TRU OC跳闸保护请求，汇流条功率控制器L BPCU对该请求的响应是，断开并闭锁接触器R TRU Rly，断开并闭锁接触器RdcT。