CN202309194U - 飞机地面复合电源系统 - Google Patents

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王东升
张新习
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Abstract

本实用新型创造涉及一种飞机地面复合电源系统，尤其是一种能满足所有飞机地面供电与飞机地面发动机启动的复合电源。飞机地面复合电源系统，包括至少两个复合电源以及控制系统；复合电源包括航空铅酸蓄电池、超级电容系统，超级电容系统包括超级电容模块、控制电路、充电模块构成，控制电路通过控制继电器和接触器来控制超级电容模块的充放电，并设有指示灯L；超级电容模块由多组独立的单体超级电容组并联组成，每个单体超级电容组由多个单体超级电容串联而成；控制系统实现复合电源内部的串并联转换及交直流变换。本设备利用超级电容器的储能特性和功率特性，可以解决飞机发动机起动时冲击状态下原有起动电源输出功率不足的难题。

Description

飞机地面复合电源系统
技术领域
本发明创造涉及一种飞机地面复合电源系统，尤其是一种能满足所有飞机地面供电与飞机地面发动机启动的复合电源。
背景技术
飞机起飞前发动机的启动动力来自地面电源的供给，目前，广泛使用的飞机起动电源有两种，以柴油为动力的柴油发电机组和以蓄电池为动力的起动电源，在使用过程中主要存在以下问题：
在某些冲击或者浪涌状态下起动电源输出功率无法满足要求，造成发动机转速和输出功率急速下降甚至熄火；不利于飞机的正常起动。
利用蓄电池为动力的地面电源车直接启动飞机发动机时，使用的铅酸蓄电池要经常更换保养、补充充电，一般充电过程须要20小时以上。由于大电流输出，使用中经常出现短路，断路，极板硫化、活性物质脱落等异常现象，严重时会损坏电池，甚至波及飞机本体造成更大的事故发生。
以柴油为动力的大型柴油发电机组地面电源车，往往以满足较大冲击状态下的供电使用要求为依据进行设计选型，当一种起动电源车需要服务多种机型时，就会使起动电源整个配备容量提高，从而使设备尺寸较大、重量较重、价格较高。同时，存在在低温环境中起动的可靠性较差的问题。
发明内容
本发明的目的是：
为解决现有以蓄电池为动力的地面电源车直接启动飞机发动机时出现的诸多问题，本发明提供一种满足所有飞机地面供电与飞机发动机地面启动的小型飞机地面电源，以替代以柴油车为动力的大型地面电源。本发明相比现有以蓄电池为动力的飞机地面电源，可以解决飞机发动机启动时冲击状态下原有起动电源输出功率不足的难题；可以延长蓄电池的使用寿命，减少蓄电池的保养过程；推广到机载备用电源，可以使得机载备用电源更加轻型化，更具有统一性；可以保证飞机在低温起动时更加可靠。
本发明的技术方案是：
复合电源的基本工作原理为：当闭合EK1后，蓄电池正极通过继电器和充电模块给超级电容模块充电，当超级电容模块的电压与蓄电池两端电压相同时，控制电路发出信号，继电器触点跳动到接触器端，接触器闭合，超级电容模块与蓄电池并联输出。
飞机地面复合电源系统，包括至少两个复合电源以及控制系统；
复合电源包括航空铅酸蓄电池、超级电容系统，超级电容系统包括超级电容模块、控制电路、充电模块构成，控制电路通过控制继电器和接触器来控制超级电容模块的充放电，并设有指示灯L；
超级电容模块由多组独立的单体超级电容组并联组成，每个单体超级电容组由多个单体超级电容串联而成；
控制系统实现复合电源内部的串并联转换及交直流变换，包括：
三种输出接口：接口1和接口3为直流输出、接口2和接口3为直流输出、接口13和接口14为交流输出、接口15和接口14为交流输出；接触器C1、C2、C3；受飞机发动机起动程序控制的触发继电器JQ3、JQ4、JQ5，用于直交流转换的逆变器，控制系统供电的开关EK1。
本发明的优点是：
本发明在电气控制方面采用电源、电压和电流的分类控制，由于电流的抗干扰能力强，不容易受外界干扰，能有效提高设备的可靠性。
本发明利用超级电容器的储能特性和功率特性，可以解决飞机发动机起动时冲击状态下原有起动电源输出功率不足的难题。
本发明设备自带电源、移动轮胎，可在任何地点给飞机实施地面供电。
本发明设备使用了具有宽温范围的超级电容模块，保证了飞机在低温情况下的正常启动。
附图说明
附图1为本飞机地面复合电源系统原理框图。
附图2为超级电容系统原理框图。
附图3是超级电容模块构成示意图。
附图4是复合地面电源系统的控制系统构成图。
具体实施方式
为了更好的说明本发明，下面给出本发明飞机地面复合电源系统的一较佳实施方式。
请参阅图1，其也是本发明一种飞机地面复合电源系统连接示意图。该实施方式中，本发明设备由航空铅酸蓄电池、超级电容系统和控制系统组成。航空铅酸蓄电池、超级电容系统组成内部供电系统，通过控制系统可选择不同的电源类型、电压大小，完成给飞机的地面供电过程。控制电路通过控制继电器和接触器来控制超级电容模块的充放电，并设有指示灯L1；
超级电容模块由多组独立的单体超级电容组并联组成，每个单体超级电容组由多个单体超级电容串联而成；每个超级电容模块由24只单体超级电容串、并联组成。
控制系统实现复合电源内部的串并联转换及交直流变换，包括：
三种输出接口：接口1和接口3为直流输出、接口2和接口3为直流输出、接口13和接口14为交流输出、接口15和接口14为交流输出；接触器C1、C2、C3；受飞机发动机起动程序控制的触发继电器JQ3、JQ4、JQ5，用于直交流转换的逆变器，控制系统供电的开关EK1。
输出接口为三种：28.5V直流输出(接口1和接口3)、28.5/57V直流输出(接口1和接口3/接口2和接口3)和115/200V、400Hz交流输出(接口13和接口14，接口14和接口15)，C1、C2、C3为接触器，JQ3、JQ4、JQ5为受飞机发动机起动程序控制的触发继电器。控制系统工作原理如下：
EK1开关闭合控制系统供电，控制系统可以工作：
1)28.5V直流输出为接口1和接口3；输出时无控制信号；
当闭合EK1后：
复合电源A+接节点16，再接接触器C2的常闭端，经输出接口1输出28.5V直流电压；
复合电源A-接节点17，再接输出接口3，接口3为总负；
复合电源B+接节点16，再接接触器C1的常闭端，经输出接口1输出28.5V直流电压；
复合电源B-接接触器C3的常开端点9，再接输出接口3，接口3为总负；
此时，通过限流电阻RL的指示灯L亮；
2)28.5/57V直流输出为接口1和接口3/接口2和接口3：
当4号端有控制信号直流输出时，经接口2和接口3输出57V直流电压；
复合电源A-接节点17，再接输出接口3，接口3为总负；
复合电源A+接节点16，再接接触器C2的常闭端，经接口1输出；
复合电源B-接接触器C1的常开端点9，经输出接口1输出，在输出接口1复合电源A和复合电源B串联；
复合电源B+经输出接口2做57V输出；
3)115/200V、400Hz交流输出
当4号端无控制信号时，电池并联输出28.5V，通过逆变器的接口13和接口14、接口14和接口15输出115/200V、400Hz交流。
本设备利用超级电容器的储能特性和功率特性，可以解决飞机发动机起动时冲击状态下原有起动电源输出功率不足的难题。利用超级电容器短时间可以提供1250A的输出电流的高功率放电特性，将超级电容模块与航空铅酸蓄电池并联使用，以提供起动飞机发动机瞬间所需的大电流，缩短起动时间，降低起动瞬间大电流对蓄电池的损害，有效减少蓄电池极板的极化，延长蓄电池的使用寿命，减少蓄电池的保养次数和保养过程。利用超级电容可以在-40～+65℃温度范围内正常工作的优异工作特性，可以拓展复合地面电源车的使用环境，增加飞机地面复合电源系统给飞机地面供电的稳定性与可靠性。

Claims (5)

1.飞机地面复合电源系统，其特征是，本系统包括至少两个复合电源以及控制系统；其中，复合电源包括蓄电池、超级电容系统；
超级电容系统包括超级电容模块、控制电路、充电模块构成，控制电路通过控制继电器和接触器来控制超级电容模块的充放电；
控制系统实现复合电源内部的串并联转换及交直流变换，包括：三种输出接口：接口(1)和接口(3)为直流输出、接口(2)和接口(3)为直流输出、接口(13)和接口(14)为交流输出、接口(15)和接口(14)为交流输出；接触器C1、C2、C3；受飞机发动机起动程序控制的触发继电器JQ3、JQ4、JQ5，用于直交流转换的逆变器，控制系统供电的开关EK1。
2.如权利要求1所述的飞机地面复合电源系统，其特征是，所述的控制系统中，
EK1开关闭合控制系统供电，控制系统可以工作：
1)28.5V直流输出为接口(1)和接口(3)：
输出时无控制信号；当闭合EK1后：
复合电源A+接节点(16)，再接接触器C2的常闭端，经输出接口(1)输出28.5V直流电压；
复合电源A-接节点(17)，再接输出接口(3)，接口(3)为总负；
复合电源B+接节点(16)，再接接触器C1的常闭端，经输出接口(1)输出28.5V直流电压；
复合电源B-接接触器C3的常开端点(9)，再接输出接口(3)，接口(3)为总负；
此时，通过限流电阻RL的指示灯L亮；
2)28.5/57V直流输出为接口(1)和接口(3)/接口(2)和接口(3)：
当4号端有控制信号直流输出时，经接口(2)和接口(3)输出57V直流电压；
复合电源A-接节点(17)，再接输出接口(3)，接口(3)为总负；
复合电源A+接节点(16)，再接接触器C2的常闭端，经接口(1)输出；
复合电源B-接接触器C1的常开端点(9)，经输出接口(1)输出，在输出接口(1)复合电源A和复合电源B串联；
复合电源B+经输出接口(2)做57V输出；
3)115/200V、400Hz交流输出：
当4号端有无控制信号时，电池并联输出28.5V，通过逆变器的接口(13)和接口(14)、接口(14)和接口(15)输出115/200V、400Hz交流。
3.如权利要求1所述的飞机地面复合电源系统，其特征是，所述的蓄电池为航空铅酸蓄电池。
4.如权利要求1所述的飞机地面复合电源系统，其特征是，所述的超级电容模块由多组独立的单体超级电容组并联组成，每个单体超级电容组由多个单体超级电容串联而成。
5.如权利要求1-4之一所述的飞机地面复合电源系统，其特征是，所述的控制电路设有指示灯L。
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