CN113765211B - 一种航空配电系统中直流应急汇流条不间断供电的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种航空配电系统中直流应急汇流条不间断供电的方法，在飞机正常工作时，蓄电池开关接通，汇流条功率控制器控制固态功率器件导通，当主交流电源或直流电源供电丧失或电源间供电转换导致直流应急汇流条供电丧失时，由主/APU蓄电池通过固态功率控制器件支路实现直流应急汇流条不间断供电，保证直流应急汇流条关键直流负载不间断供电，满足某些关键飞行负载如计算机等的不间断供电要求。

Description

一种航空配电系统中直流应急汇流条不间断供电的方法

技术领域

本发明属于航空配电技术领域，具体涉及一种航空配电系统中直流应急汇流条不间断供电的方法。

背景技术

随着民用飞机性能的不断提高，机载用电设备越来越多，配电系统直流应急汇流条上一些关键用电设备对供电中断的要求也越来越高，如飞行器管理系统计算机、飞行控制的数字处理机、发动机控制的电子控制装置等设备对供电中断非常敏感，能承受的最大供电中断时间为50μs，如果交直流电源丧失、电源间转换或电网发生短路等导致的直流应急汇流条供电中断时间超过要求，就会使设备的功能失灵，像这种允许供电中断时间要求很短的设备就不允许配电系统使用通过控制接触器，转换电源的方法给直流应急汇流条供电，而是要求直流应急汇流条实现不间断供电。

目前飞机配电系统可以通过两个变压整流器并联实现直流应急汇流条不间断供电，如图1所示。此外，飞机配电系统还可以采用两个变压整流器和蓄电池各自通过二极管组成选择电路与直流应急汇流条连接，变压整流器和蓄电池谁的电压高，谁给直流应急汇流条供电，实现直流应急汇流条不间断供电，如图2所示。

飞机配电系统通过两个变压整流器并联实现直流应急汇流条不间断供电的这种方式要求变压整流器具有并联工作能力，需要考虑并联均流问题，变压整流器设计难度加大，且在直流应急汇流条出现过流故障时，不知哪个变压整流器故障。

而飞机配电系统通过两个变压整流器和蓄电池各自通过二极管组成选择电路与直流应急汇流条连接实现直流应急汇流条不间断供电的这种方式，若直流应急汇流条功率大，则二极管需要一直工作，损耗大，考虑散热，需要增加散热片，重量大、可靠性差。另外，在直流应急汇流条出现过流故障时，不知是变压整流器TRU故障还是蓄电池故障。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种航空配电系统中直流应急汇流条不间断供电的方法，在飞机正常工作时，蓄电池开关接通，汇流条功率控制器控制固态功率器件导通，当主交流电源或直流电源供电丧失或电源间供电转换导致直流应急汇流条供电丧失时，由主/APU蓄电池通过固态功率控制器件支路实现直流应急汇流条不间断供电，保证直流应急汇流条关键直流负载不间断供电，满足某些关键飞行负载如计算机等的不间断供电要求。

此方法采用的固态功率控制器件支路只在直流应急汇流条供电丧失时才短时工作(工作时间不大于150ms)，且固态功率控制器件具有过流保护功能，将固态功率控制器件的状态信号和负载的状态提供给汇流条功率控制器，实现过流故障定位和隔离，当过流状态不存在时，汇流条功率控制器给固态功率控制器件重连引脚提供低电平，接通固态功率控制器件，提高了整个配电系统供电的安全性和可靠性。

本发明的技术方案为：

一种航空配电系统中直流应急汇流条不间断供电的方法，所述航空配电系统中有5个直流电源，分别是左变压整流器、右变压整流器、应急变压整流器、主蓄电池和APU蓄电池；所述航空配电系统分左通道、右通道和应急通道，左右通道对称，左右交流变频发电机输出的三相交流电分别给左右变压整流器提供输入；

左变压整流器与左直流汇流条之间通过接触器K1连接，左直流汇流条与左直流应急汇流条之间通过接触器K5连接，左直流应急汇流条与左蓄电池汇流条之间通过接触器K9连接，左蓄电池汇流条接主蓄电池，左蓄电池汇流条还通过蓄电池充电器接左交流汇流条；

右变压整流器与右直流汇流条之间通过接触器K2连接，右直流汇流条与右直流应急汇流条之间通过接触器K6连接，右直流应急汇流条与右蓄电池汇流条之间通过接触器K10连接，右蓄电池汇流条接APU蓄电池，右蓄电池汇流条还通过蓄电池充电器接右交流汇流条；

左直流汇流条与右直流汇流条之间通过接触器K4连接；

应急发电机和右交流变频发电机输出的三相交流电供给应急变压整流器；应急变压整流器与直流应急转换汇流条之间通过接触器K3连接，直流应急转换汇流条与左直流应急汇流条通过接触器K7连接，直流应急转换汇流条与右直流应急汇流条通过接触器K8连接；左直流应急汇流条与右直流应急汇流条通过接触器K11连接；

左直流应急汇流条与左蓄电池汇流条之间还通过二极管D1和固态功率控制器S1连接，二极管D1阴极接左直流应急汇流条，阳极接固态功率控制器S1一端，固态功率控制器S1另一端接左蓄电池汇流条；

直流应急转换汇流条与左蓄电池汇流条之间还通过二极管D3和固态功率控制器S3连接，二极管D3阴极接直流应急转换汇流条，阳极接固态功率控制器S3一端，固态功率控制器S3另一端接左蓄电池汇流条；

直流应急转换汇流条与右蓄电池汇流条之间还通过二极管D4和固态功率控制器S4连接，二极管D4阴极接直流应急转换汇流条，阳极接固态功率控制器S4一端，固态功率控制器S4另一端接右蓄电池汇流条；

右直流应急汇流条与右蓄电池汇流条之间还通过二极管D2和固态功率控制器S2连接，二极管D2阴极接右直流应急汇流条，阳极接固态功率控制器S2一端，固态功率控制器S2另一端接右蓄电池汇流条；

当航空配电系统工作在正常模式时，左通道、右通道和应急通道有正常三相交流电源，汇流条功率控制器控制接触器K1、K2、K3、K5和K6闭合，控制接触器K4、K7、K8、K9、K10和K11断开，主蓄电池开关和APU蓄电池开关接通，汇流条功率控制器控制4个固态功率控制器S1～S4导通，变压整流器给直流应急汇流条供电的优先级高于蓄电池，二极管D1～D4的反向截止，左右直流应急汇流条分别由左右变压整流器供电，直流应急转换汇流条由应急变压整流器供电。

进一步的，当左变压整流器有正常交流输入，但左变压整流器输出不满足要求时，汇流条功率控制器控制接触器K1断开，接触器K4接通，硬线互锁电路控制接触器K5断开，汇流条功率控制器控制接触器K7未接通前，此时主蓄电池通过固态功率控制器S1和二极管D1给左直流应急汇流条供电，同时汇流条功率控制器敏感到左直流应急汇流条失电开始计时，时间达到150±10ms时汇流条功率控制器控制固态功率控制器S1断开，在计时150ms内接触器K7已接通，二极管D1的压降导致固态功率控制器件S1支路电压低于直流应急转换汇流条电压，直流应急转换汇流条通过接触器K7给左直流应急汇流条供电。

进一步的，当处于应急工作模式下，左右通道三相交流电不满足要求且应急发电机未展开投网前，左变压整流器、右变压整流器和应急变压整流器无输出，汇流条功率控制器控制接触器K1、K2、K5、K6断开，硬线互锁控制接触器K7、K8、K9、K10和K11尚未接通时，主蓄电池将通过固态功率控制器S1和二极管D1给左直流应急汇流条供电，APU蓄电池将通过固态功率控制器S2和二极管D2给右直流应急汇流条供电，主蓄电池通过固态功率控制器S3、二极管D3或APU蓄电池通过固态功率控制器S4、二极管D4组成的选择电路给直流应急转换汇流条供电；同时汇流条功率控制器敏感到三个直流应急汇流条失电开始计时，时间达到150±10ms时，汇流条功率控制器控制断开固态功率控制器S1～S4，在计时150ms内硬线互锁逻辑控制接触器K7、K8、K9、K10和K11接通，固态功率控制器S1支路由于二极管D1的压降导致电压低于接触器K9支路电压，主蓄电池不再通过固态功率控制器S1支路给左直流应急汇流条供电，而通过接触器K9给左直流应急汇流条供电，APU蓄电池通过接触器K10给右直流应急汇流条供电，右直流应急汇流条通过接触器K8给直流应急转换汇流条供电。

进一步的，在应急发电机投网后，由应急发电机给应急变压整流器提供三相交流电且应急变压整流器输出满足供电要求时，汇流条功率控制器控制接触器K3接通，硬线互锁控制接触器K10断开，固态功率控制器S3支路由于D3的压降低于应急变压整流器的输出，蓄电池不再给直流应急转换汇流条供电，由应急变压整流器给直流应急转换汇流条供电，根据直流应急汇流条的供电优先级，由于二极管D1和D2的压降，直流应急转换汇流条通过接触器K7给左直流应急汇流条供电，通过接触器K8给右直流应急汇流条供电，左直流应急汇流条电压高于主蓄电池电压时，左直流应急汇流条通过接触器K9给左蓄电池汇流条供电；APU蓄电池给右蓄电池汇流条供电。

有益效果

本发明采用固态功率控制器件实现直流应急汇流条不中断供电的方法有效降低了变压整流器的设计难度，器件的工作时间不超过150ms降低了器件的功耗、提高器件的可靠性，解决了直流应急汇流条的过流故障定位和故障隔离问题，减轻了配电系统的重量，满足关键直流负载不间断供电的要求，提高了配电系统安全性、可靠性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1：两个变压整流器并联图；

图2：两个变压整流器和蓄电池组成的选择电路图；

图3：直流应急汇流条间断供电的系统架构图；

图4：直流应急汇流条不间断供电的系统架构图；

图5：固态功率控制器件过流保护曲线图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

常见的民用航空直流应急汇流条间断供电的系统架构图如图3所示。

该航空配电系统中一共有5个直流电源，即3个变压整流器和2个蓄电池，分别是左变压整流器、右变压整流器、应急变压整流器、主蓄电池和APU蓄电池；所述航空配电系统分左通道、右通道和应急通道，左右通道对称。

左变压整流器与左直流汇流条之间通过接触器K1连接，左直流汇流条与左直流应急汇流条之间通过接触器K5连接，左直流应急汇流条与左蓄电池汇流条之间通过接触器K9连接，左蓄电池汇流条接主蓄电池，左蓄电池汇流条还通过蓄电池充电器接左交流汇流条；

右变压整流器与右直流汇流条之间通过接触器K2连接，右直流汇流条与右直流应急汇流条之间通过接触器K6连接，右直流应急汇流条与右蓄电池汇流条之间通过接触器K10连接，右蓄电池汇流条接APU蓄电池，右蓄电池汇流条还通过蓄电池充电器接右交流汇流条；

左直流汇流条与右直流汇流条之间通过接触器K4连接；

应急发电机和右交流变频发电机输出的三相交流电供给应急变压整流器；应急变压整流器与直流应急转换汇流条之间通过接触器K3连接，直流应急转换汇流条与左直流应急汇流条通过接触器K7连接，直流应急转换汇流条与右直流应急汇流条通过接触器K8连接；左直流应急汇流条与右直流应急汇流条通过接触器K11连接。

直流汇流条由本侧变压整流器和对侧变压整流器两余度供电，本侧变压整流器供电优先级高于对侧变压整流器。直流应急汇流条有五余度供电，供电优先级从高到低依次为本侧变压整流器、应急变压整流器、对侧变压整流器、本侧蓄电池和对侧蓄电池。直流应急转换汇流条有五余度供电，供电优先级从高到低依次为应急变压整流器、右变压整流器、左变压整流器、主蓄电池和APU蓄电池。蓄电池汇流条有三余度供电，供电优先级从高到低依次为本侧蓄电池充电器、本侧蓄电池和本侧直流应急汇流条。

在正常工作模式下，左右交流变频发电机输出的115V三相交流电分别给左右变压整流器提供输入。当左变压整流器和右变压整流器输出满足要求时，配电系统核心控制部件汇流条功率控制器控制接触器K1、K2、K5和K6接通，接触器K4、K7、K8、K9、K10和K11断开，左变压整流器和右变压整流器分别为飞机配电网络提供左通道和右通道正常工作时的直流电，并通过左直流汇流条和右直流汇流条，以及左直流应急汇流条和右直流应急汇流条给机上的左通道直流负载和右通道直流负载供电。左三相交流电源和右三相交流电源通过左交流汇流条以及右交流汇流条分别给主蓄电池充电器以及APU蓄电池充电器供电，主蓄电池充电器以及APU蓄电池充电器的输出分别给机上左蓄电池汇流条和右蓄电池汇流条上直流负载供电。

应急通道在正常情况下由右通道115V三相交流电给应急变压整流器供电，当应急变压整流器输出满足要求时，汇流条功率控制器控制K3接通，应急变压整流器给直流应急转换汇流条上直流负载供电。

当处于应急工作模式下，左右115V三相交流电不满足要求且应急发电机未展开投网前，左右变压整流器无输出，汇流条功率控制器控制接触器K1、K2、K3、K4、K5和K6断开，硬线互锁控制电路控制接触器K7、K8、K9、K10和K11接通，由主蓄电池和APU蓄电池分别给左右直流应急汇流条、左右蓄电池汇流条和直流应急转换汇流条供电。

当处于应急工作模式下，在应急发电机投网后，由应急发电机给应急变压整流器提供三相交流电；当应急变压整流器输出满足供电要求时，汇流条功率控制器控制接触器K3接通、硬线互锁控制电路控制接触器K10断开，由应急变压整流器给直流应急转换汇流条供电，直流应急转换汇流条分别通过K7和K8给左直流应急汇流条和右直流应急汇流条供电，左直流应急汇流条通过K9给左蓄电池汇流条供电，APU蓄电池给右蓄电池汇流条供电。

当左变压整流器和右变压整流器有交流输入，但左变压整流器或右变压整流器中有一个输出不满足要求时，则汇流条功率控制器控制接触器K1和K5断开或接触器K2和K6断开，其中断开的是输出不满足要求的那一路，并控制接触器K3、K4接通，由有电的直流汇流条通过接触器K4给无电的直流汇流条供电；汇流条功率控制器还控制接触器K7或K8闭合，由直流应急转换汇流条通过接触器K7或K8给左直流应急汇流条或右直流应急汇流条供电。如当左直流汇流条丧失供电，但右直流汇流条有电时，则汇流条功率控制器控制K4接通，由右直流汇流条给左直流汇流条供电，同时汇流条功率控制器控制K7接通，直流应急转换汇流条给左直流应急汇流条供电。

当飞机从正常工作模式转为应急模式的过程中，由于左右交流电源的丧失且应急发电机还未投网时，将导致三个变压整流器无输出，汇流条功率控制器控制接触器K5和K6从接通转为断开，但接触器K7、K8、K9和K10还未由断开转为接通时，左直流应急汇流条、右直流应急汇流条和直流应急转换汇流条会出现供电中断，将导致直流应急汇流条上的部分关键负载不能正常工作，此外，电源间的供电转换也会引起三个直流应急汇流条的短时供电中断，影响飞机的飞行安全，故对直流应急汇流条进行不中断供电就变得尤为重要。

针对目前实现直流应急汇流条不中断供电技术的设计缺陷，本发明在图3的基础上增加4个固态功率控制器件(S1～S4)和4个二极管(D1～D4)，详见图4所示的直流应急汇流条不间断供电的系统架构图。

本发明在正常工作模式下，蓄电池开关接通，汇流条功率控制器控制固态功率控制器件接通，但固态功率控制器件支路不工作，当主交流电源或直流电源供电丧失或供电转换时，主蓄电池通过固态功率控制器件支路实现直流应急汇流条不间断供电，满足某些关键飞行负载的不间断供电要求。

当工作在正常模式时，左、右和应急通道有正常三相交流电源，汇流条功率控制器控制接触器K1、K2、K3、K5、K6接通，接触器K4、K7、K8、K9、K10和K11断开，此时，三个直流应急汇流条电压高于24V，主蓄电池开关和APU蓄电池开关接通，汇流条功率控制器控制4个固态功率控制器(S1～S4)导通，由于变压整流器给直流应急汇流条供电的优先级高于蓄电池，二极管(D1～D4)的反向截止，左右直流应急汇流条分别由左右变压整流器供电，直流应急转换汇流条由应急变压整流器供电。

当左变压整流器有正常交流输入，但左变压整流器输出不满足要求时，汇流条功率控制器控制K1断开，K4接通，硬线互锁电路控制K5断开，汇流条功率控制器控制K7未接通前，此时主蓄电池通过固态功率控制器件S1和二极管D1给左直流应急汇流条供电，同时汇流条功率控制器敏感到左直流应急汇流条失电开始计时，时间达到(150±10)ms时汇流条功率控制器控制S1断开，在计时150ms内K7已接通，由于二极管D1的压降导致固态功率控制器件S1支路电压低于直流应急转换汇流条电压，直流应急转换汇流条通过K7给左直流应急汇流条供电。

当处于应急工作模式下，左右115V三相交流电不满足要求且应急发电机未展开投网前，左、右和应急变压整流器无输出，汇流条功率控制器控制接触器K1、K2、K5、K6断开，硬线互锁控制K7、K8、K9、K10和K11尚未接通时，主蓄电池将通过固态功率控制器件S1和二极管D1给左直流应急汇流条供电，APU蓄电池将通过固态功率控制器件S2和二极管D2给右直流应急汇流条供电，主蓄电池通过固态功率控制器件S3、二极管D3或APU蓄电池通过固态功率控制器件S4、二极管D4组成的选择电路给直流应急转换汇流条供电，这里S3和S4两条支路谁电压高谁供电，同时汇流条功率控制器敏感到三个直流应急汇流条失电开始计时，时间达到(150±10)ms时，汇流条功率控制器控制断开(S1～S4)，在计时150ms内硬线互锁逻辑控制K7、K8、K9、K10和K11接通，固态功率控制器件S1支路由于二极管D1的压降导致电压低于K9支路电压，主蓄电池不再通过固态功率控制器件S1支路给左直流应急汇流条供电，而是通过K9给左直流应急汇流条供电，同理APU蓄电池将通过K10给右直流应急汇流条供电，右直流应急汇流条通过K8给直流应急转换汇流条供电。

在应急发电机投网后，由应急发电机给应急变压整流器提供三相交流电且应急变压整流器输出满足供电要求时，汇流条功率控制器控制接触器K3接通，硬线互锁控制接触器K10断开，固态功率控制器件S3支路由于D3的压降低于应急变压整流器的输出，蓄电池不再给直流应急转换汇流条供电，而是由应急变压整流器给直流应急转换汇流条供电，根据直流应急汇流条的供电优先级，二极管D1和D2的压降，直流应急转换汇流条通过K7给左直流应急汇流条供电，通过K8给右直流应急汇流条供电，左直流应急汇流条电压高于主蓄电池电压时，左直流应急汇流条通过K9给左蓄电池汇流条供电。APU蓄电池给右蓄电池汇流条供电。

在正常工作模式下，主蓄电池开关和APU蓄电池开关接通，当直流应急汇流条电压高于24V且变压整流器不过流时，汇流条功率控制器控制固态功率控制器件S1、S2、S3和S4接通。在出现以下情况时，汇流条功率控制器控制固态功率控制器件断开，以S1和S3为例说明，S1和S2、S3和S4断开情况类似。

1)蓄电池容量不够

当汇流条功率控制器敏感到左直流应急汇流条电压低于22V且持续2ms时，汇流条功率控制器开始计时，当时间达到(150±10)ms时汇流条功率控制器控制S1断开，此时汇流条功率控制器已控制K7接通，左直流应急汇流条由主蓄电池供电转换为应急变压整流器供电，节省蓄电池能量。

当汇流条功率控制器敏感到直流应急转换汇流条电压低于22V且持续2ms时，汇流条功率控制器开始计时，当时间达到(150±10)ms时汇流条功率控制器控制S3断开，此时汇流条功率控制器已控制K7或K8接通，直流应急转换汇流条由主蓄电池供电转换为左变压整流器或右变压整流器供电，节省蓄电池能量。

当主蓄电池容量只满足给主蓄电池汇流条供电时，汇流条功率控制器控制S1和S3断开，主蓄电池不给左直流应急汇流条和直流应急转换汇流条供电。

当主蓄电池容量只能给主蓄电池汇流条和直流应急转换汇流条上负载供电时，汇流条功率控制器控制S3接通，S1断开。

2)固态功率器件自身故障

当S1或S3器件发生短路故障时，汇流条功率控制器需要断开S1或S3，以免故障扩散。

3)变压整流器过流

当左变压整流器或应急变压整流器过流时，导致直流应急汇流条电压降低，会快速损耗主蓄电池，汇流条功率控制器需要断开S1或S3，进行故障隔离，对主蓄电池进行级联保护。

4)蓄电池开关断开

当主蓄电池开关断开时，主蓄电池不能给S1和S3提供控制电源，导致S1和S3断开。

与接触器相比，固态功率控制器件为无触点的智能开关，集成继电器转换和断路器的保护功能，无机械损耗，不产生电弧，接通和关断时间很短，便于计算机远程控制，可以实现直流应急汇流条不间断供电，可靠性高，抗干扰能力强，具有自检测功能，分别通过提供两个地/开信号给汇流条功率控制器指示目前器件的状态和负载的状态，地信号表示固态功率控制器件处于跳闸，开信号表示固态功率控制器件处于接通，地信号表示负载处于过载。

此外，固态功率控制器件还具有过流保护功能，如图5所示固态功率控制器件过流保护曲线，由于航空固态功率控制器件的过流保护特性必须与负载和导线的过热特性相配合，因此本发明采用负载过流和导线过流双曲线实现过流余度保护，两套软件曲线设置和两套延时电路设置。对于负载过流，每个固态功率控制器件根据各自连接的直流应急汇流条负载情况进行负载过流保护曲线设置，统计连接的直流应急汇流条在各种正常工作模式下所带负载电流和，得到电流最大值，将电流最大值的120％作为负载过流保护曲线最小跳闸点a的设置，当负载电流小于最小跳闸点a的电流时，固态功率控制器件不跳闸；当负载电流不小于最小跳闸点a时，固态功率控制器件将进行反延时跳闸。最小电流跳闸保护曲线和最大电流跳闸保护曲线之间为合格的固态功率控制器件负载过流反延时跳闸区间，此区间不同的负载电流按照IEC255-3标准的极端反时限标准方程计算对应的延时时间。

对于导线过流，导线过流保护曲线设置需要根据导线的线号、截面积、工况下电流密度、载流量、导线绝缘皮耐温等级、导线长期过温电流、散热条件、发热量、周围环境和导线的重要程度等方面综合考虑制定导线过流保护曲线和延时特性，并与负载过流曲线进行匹配，权衡固态功率器件支路导线的绝缘皮材料耐温等级和导线允许通过的最大电流导线设置导线过流跳闸保护曲线最大跳闸点b，最小电流跳闸保护曲线和导线过流跳闸保护曲线之间为合格的固态功率控制器件导线过流反延时跳闸区间。当负载电流不低于跳闸点a时，对于同一过载电流，负载过流曲线和导线过流曲线均施加到固态功率控制器件的MOSFET的栅极，负载过流曲线延时短于导线过流曲线延时，固态功率控制器件优先执行负载过流曲线进行过流保护，若负载过流有效保护，则不再进行导线过流曲线保护；若负载过流保护失效，则再执行导线过流曲线，实现过流的余度保护。

与断路器的过流保护相比，固态功率控制器件采用双曲线实现过流保护，对于每个负载电流可通过软件设置实现0到负载电流1.3倍之间任意一个电流的过流保护曲线，形成一族负载电流曲线，易更改反时限的过流保护曲线，延时时间也可通过编程来实现，固态功率控制器件与下级负载通过同样的电流时，可通过编程设置与负载断路器过流保护时间匹配的固态功率控制器的过流延时时间，满足系统不发生越级保护。

此外，固态功率控制器件还具有重连功能，正常情况下，固态功率控制器件的重连引脚不给输入信号，当固态功率控制器件支路发生过载时，固态功率控制器件根据汇流条功率控制器的控制输入、电压和电流采样信号、负载状态信号和固态功率控制器件状态信号进行控制和逻辑判断后控制固态功率控制器件的MOSFET断开，同时提供固态功率控制器件状态的地信号和负载状态的地信号给汇流条功率控制器，实现过流故障定位和隔离，当负载过流状态不存在时，汇流条功率控制器给固态功率控制器件的重连引脚置于低电平，可实现固态功率控制器件接通，不像断路器需要手动复位。

另外，通过固态功率控制器件(S1～S4)还可以实现在地面维护模式下直流应急汇流条小电流关键设备的供电。飞机在地面维护模式检查时，维护开关在地面维护模式下，主蓄电池开关和APU蓄电池开关断开、只有蓄电池供电情况下，主蓄电池通过维护继电器给汇流条功率控制器供电，汇流条功率控制器控制(S1～S4)接通，主蓄电池给三个直流应急汇流条供电，直流应急汇流条给维护模式下小电流关键设备(如汇流条功率控制器、航电设备等)供电，不需要起动大功率交流电源系统如主发电系统、辅助发电系统或地面电源。

本发明不需要TRU并联，有效降低了TRU设计难度。采用的固态功率控制器件支路只在至少一个直流应急汇流条供电丧失且K9或K10断开时才会短时工作(工作时间不大于150ms)，具有快速接通和关断、功耗小、重量轻、过流保护曲线易于设置和更改优点，对负载进行保护和监测，对负载运行状态进行诊断，基于电源网络，对负载进行智能管理，实现过流故障定位和隔离，保证关键直流负载不间断供电的要求，从而提高了整个配电系统的安全性和可靠性。

目前，在国内某民机项目的配电盘箱中使用了该方法，固态功率控制器件为28V130A，最大接通时间为1.3ms。经过试验测试发现，在飞机正常工作时，汇流条功率控制器控制固态功率器件导通，但固态功率控制器件支路不工作，当主交流电源或直流电源丧失导致直流应急汇流条电源丧失，且K9或K10未接通时，蓄电池通过固态功率控制器件支路可以实现左直流应急汇流条、右直流应急汇流条和直流应急转换汇流条不间断供电，固态功率控制器件的短时工作有效降低了器件功耗、提高器件的可靠性，解决了直流应急汇流条过流故障定位和故障隔离问题，满足关键直流负载不间断供电的要求，提高了配电系统安全性、可靠性。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种航空配电系统中直流应急汇流条不间断供电的方法，所述航空配电系统中有5个直流电源，分别是左变压整流器、右变压整流器、应急变压整流器、主蓄电池和APU蓄电池；所述航空配电系统分左通道、右通道和应急通道，左右通道对称，左右交流变频发电机输出的三相交流电分别给左右变压整流器提供输入；

左变压整流器与左直流汇流条之间通过接触器K1连接，左直流汇流条与左直流应急汇流条之间通过接触器K5连接，左直流应急汇流条与左蓄电池汇流条之间通过接触器K9连接，左蓄电池汇流条接主蓄电池，左蓄电池汇流条还通过蓄电池充电器接左交流汇流条；

右变压整流器与右直流汇流条之间通过接触器K2连接，右直流汇流条与右直流应急汇流条之间通过接触器K6连接，右直流应急汇流条与右蓄电池汇流条之间通过接触器K10连接，右蓄电池汇流条接APU蓄电池，右蓄电池汇流条还通过蓄电池充电器接右交流汇流条；

左直流汇流条与右直流汇流条之间通过接触器K4连接；

应急发电机和右交流变频发电机输出的三相交流电供给应急变压整流器；应急变压整流器与直流应急转换汇流条之间通过接触器K3连接，直流应急转换汇流条与左直流应急汇流条通过接触器K7连接，直流应急转换汇流条与右直流应急汇流条通过接触器K8连接；左直流应急汇流条与右直流应急汇流条通过接触器K11连接；

其特征在于：

左直流应急汇流条与左蓄电池汇流条之间还通过二极管D1和固态功率控制器S1连接，二极管D1阴极接左直流应急汇流条，阳极接固态功率控制器S1一端，固态功率控制器S1另一端接左蓄电池汇流条；

直流应急转换汇流条与左蓄电池汇流条之间还通过二极管D3和固态功率控制器S3连接，二极管D3阴极接直流应急转换汇流条，阳极接固态功率控制器S3一端，固态功率控制器S3另一端接左蓄电池汇流条；

直流应急转换汇流条与右蓄电池汇流条之间还通过二极管D4和固态功率控制器S4连接，二极管D4阴极接直流应急转换汇流条，阳极接固态功率控制器S4一端，固态功率控制器S4另一端接右蓄电池汇流条；

右直流应急汇流条与右蓄电池汇流条之间还通过二极管D2和固态功率控制器S2连接，二极管D2阴极接右直流应急汇流条，阳极接固态功率控制器S2一端，固态功率控制器S2另一端接右蓄电池汇流条；

当航空配电系统工作在正常模式时，左通道、右通道和应急通道有正常三相交流电源，汇流条功率控制器控制接触器K1、K2、K3、K5和K6闭合，控制接触器K4、K7、K8、K9、K10和K11断开，主蓄电池开关和APU蓄电池开关接通，汇流条功率控制器控制4个固态功率控制器S1～S4导通，变压整流器给直流应急汇流条供电的优先级高于蓄电池，二极管D1～D4的反向截止，左右直流应急汇流条分别由左右变压整流器供电，直流应急转换汇流条由应急变压整流器供电。

2.根据权利要求1所述一种航空配电系统中直流应急汇流条不间断供电的方法，其特征在于：当左变压整流器有正常交流输入，但左变压整流器输出不满足要求时，汇流条功率控制器控制接触器K1断开，接触器K4接通，硬线互锁电路控制接触器K5断开，汇流条功率控制器控制接触器K7未接通前，此时主蓄电池通过固态功率控制器S1和二极管D1给左直流应急汇流条供电，同时汇流条功率控制器敏感到左直流应急汇流条失电开始计时，时间达到150±10ms时汇流条功率控制器控制固态功率控制器S1断开，在计时150ms内接触器K7已接通，二极管D1的压降导致固态功率控制器件S1支路电压低于直流应急转换汇流条电压，直流应急转换汇流条通过接触器K7给左直流应急汇流条供电。

3.根据权利要求1所述一种航空配电系统中直流应急汇流条不间断供电的方法，其特征在于：当处于应急工作模式下，左右通道三相交流电不满足要求且应急发电机未展开投网前，左变压整流器、右变压整流器和应急变压整流器无输出，汇流条功率控制器控制接触器K1、K2、K5、K6断开，硬线互锁控制接触器K7、K8、K9、K10和K11尚未接通时，主蓄电池将通过固态功率控制器S1和二极管D1给左直流应急汇流条供电，APU蓄电池将通过固态功率控制器S2和二极管D2给右直流应急汇流条供电，主蓄电池通过固态功率控制器S3、二极管D3或APU蓄电池通过固态功率控制器S4、二极管D4组成的选择电路给直流应急转换汇流条供电；同时汇流条功率控制器敏感到三个直流应急汇流条失电开始计时，时间达到150±10ms时，汇流条功率控制器控制断开固态功率控制器S1～S4，在计时150ms内硬线互锁逻辑控制接触器K7、K8、K9、K10和K11接通，固态功率控制器S1支路由于二极管D1的压降导致电压低于接触器K9支路电压，主蓄电池不再通过固态功率控制器S1支路给左直流应急汇流条供电，而通过接触器K9给左直流应急汇流条供电，APU蓄电池通过接触器K10给右直流应急汇流条供电，右直流应急汇流条通过接触器K8给直流应急转换汇流条供电。

4.根据权利要求3所述一种航空配电系统中直流应急汇流条不间断供电的方法，其特征在于：在应急发电机投网后，由应急发电机给应急变压整流器提供三相交流电且应急变压整流器输出满足供电要求时，汇流条功率控制器控制接触器K3接通，硬线互锁控制接触器K10断开，固态功率控制器S3支路由于D3的压降低于应急变压整流器的输出，蓄电池不再给直流应急转换汇流条供电，由应急变压整流器给直流应急转换汇流条供电，根据直流应急汇流条的供电优先级，由于二极管D1和D2的压降，直流应急转换汇流条通过接触器K7给左直流应急汇流条供电，通过接触器K8给右直流应急汇流条供电，左直流应急汇流条电压高于主蓄电池电压时，左直流应急汇流条通过接触器K9给左蓄电池汇流条供电；APU蓄电池给右蓄电池汇流条供电。

5.根据权利要求1所述一种航空配电系统中直流应急汇流条不间断供电的方法，其特征在于：在航空配电系统工作在正常模式时，在出现以下情况时，汇流条功率控制器控制固态功率控制器件断开：

1)蓄电池容量不够

当汇流条功率控制器敏感到左直流应急汇流条电压低于22V且持续2ms时，汇流条功率控制器开始计时，当时间达到150±10ms时汇流条功率控制器控制固态功率控制器S1断开，此时汇流条功率控制器已控制K7接通，左直流应急汇流条由主蓄电池供电转换为应急变压整流器供电，节省蓄电池能量；

当汇流条功率控制器敏感到直流应急转换汇流条电压低于22V且持续2ms时，汇流条功率控制器开始计时，当时间达到150±10ms时汇流条功率控制器控制固态功率控制器S3断开，此时汇流条功率控制器已控制K7或K8接通，直流应急转换汇流条由主蓄电池供电转换为左变压整流器或右变压整流器供电，节省蓄电池能量；

当主蓄电池容量只满足给主蓄电池汇流条供电时，汇流条功率控制器控制固态功率控制器S1和S3断开，主蓄电池不给左直流应急汇流条和直流应急转换汇流条供电；

当主蓄电池容量只能给主蓄电池汇流条和直流应急转换汇流条上负载供电时，汇流条功率控制器控制固态功率控制器S3接通，固态功率控制器S1断开；

2)固态功率器件自身故障

当固态功率控制器S1或S3器件发生短路故障时，汇流条功率控制器断开固态功率控制器S1或S3，以免故障扩散；

3)变压整流器过流

当左变压整流器或应急变压整流器过流时，导致直流应急汇流条电压降低，汇流条功率控制器断开固态功率控制器S1或S3，进行故障隔离，对主蓄电池进行级联保护；

4)蓄电池开关断开

当主蓄电池开关断开时，主蓄电池不能给固态功率控制器S1和S3提供控制电源，导致S1和S3断开。