RU2314622C1

RU2314622C1 - Electric power system

Info

Publication number: RU2314622C1
Application number: RU2006133821/09A
Authority: RU
Inventors: Александр Владимирович Левин (RU); Александр Владимирович Левин; Николай Николаевич Лаптев (RU); Николай Николаевич Лаптев; Эмиль Яковлевич Лившиц (RU); Эмиль Яковлевич Лившиц; Виктор Геннадьевич Пузанов (RU); Виктор Геннадьевич Пузанов; Сергей Александрович Харитонов (RU); Сергей Александрович Харитонов; Марк Миронович Юхнин (RU); Марк Миронович Юхнин
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Агрегатное Конструкторское Бюро "Якорь"; Александр Владимирович Левин; Николай Николаевич Лаптев; Эмиль Яковлевич Лившиц; Виктор Геннадьевич Пузанов; Сергей Александрович Харитонов; Марк Миронович Юхнин
Priority date: 2006-09-22
Filing date: 2006-09-22
Publication date: 2008-01-10

Abstract

FIELD: electric engineering, possible use for engineering systems for supplying electricity to functional units of aircrafts.

SUBSTANCE: device is made in form of two electric channels for supplying high alternating current voltage to consumers. Each channel includes alternating current generator 3 (4), mounted on the shaft of aircraft engine 1(2), output of generator is connected to input of main controllable rectifier 5 (6) and to input of additional controllable rectifier 14 (13) of opposite channel, output of which is connected to input of corresponding controllable inverter 7 (8). On failure of aircraft engine of one of channels, provision of electric power to electric power consumers occurs from alternating current generator of opposite channel. When aircraft engine operates in auto-rotation mode, on output contacts of main rectifier of that channel emergency low constant current voltage ±27V is created.

EFFECT: increased reliability of uninterrupted provision of energy to consumers in form of high alternating current voltage.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, в частности средствам обеспечения бесперебойного питания электрооборудования, используемого в функциональных системах летательных аппаратов.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to means for ensuring uninterrupted power supply of electrical equipment used in functional systems of aircraft.

Известны системы электропитания, выполненные в виде двух каналов преобразования, каждый из которых содержит установленный на валу авиадвигателя электрогенератор, выходом соединенный с преобразователем частоты [1]. Обеспечение бесперебойного электропитания потребителей напряжением переменного тока при аварийных режимах работы авиадвигателей осуществляется при помощи их переключения с выхода одного (неработающего) канала на другой. Однако при перекоммутации каналов нарушается непрерывность электропитания нагрузки, которая усугубляется переходными процессами установления фаз напряжения переменного тока. Для обеспечения заданных энергетических параметров нагрузки мощность инвертора каждого из каналов должна быть удвоена, что значительно ухудшает массогабаритные показатели всей системы. Кроме того, в случае отказа одного из авиадвигателей для энергоснабжения потребителей постоянным напряжением ±27 В используются вспомогательные источники аварийного электропитания, что также ведет к усложнению устройства и ухудшению его массогабаритных показателей.Known power supply systems made in the form of two conversion channels, each of which contains an electric generator mounted on the shaft of the aircraft engine, connected by an output to a frequency converter [1]. Providing uninterrupted power supply to consumers with alternating current voltage during emergency operation of aircraft engines is carried out by switching from the output of one (idle) channel to another. However, when the channels are switched over, the continuity of the load power supply is violated, which is exacerbated by the transient processes of establishing the phases of the AC voltage. To ensure the specified energy parameters of the load, the inverter power of each channel must be doubled, which significantly degrades the overall dimensions of the whole system. In addition, in the event of failure of one of the aircraft engines to supply consumers with a constant voltage of ± 27 V, auxiliary emergency power sources are used, which also leads to the complexity of the device and the deterioration of its overall dimensions.

Наиболее близкой к данному изобретению является система электропитания [2], содержащая два канала электроснабжения, каждый из которых выполнен в виде установленного на валу авиадвигателя генератора переменного тока, выходом соединенного с входом основного управляемого выпрямителя. Выходные выводы основного выпрямителя соединены с входом регулируемого инвертора, выходы которого предназначены для подключения потребителей напряжения переменного тока. Данному устройству присущи все вышеописанные недостатки, а именно: недостаточная надежность обеспечения бесперебойного энергоснабжения потребителя и плохие массогабаритные показатели.Closest to this invention is a power supply system [2], containing two power supply channels, each of which is made in the form of an alternating current generator mounted on the aircraft engine shaft, the output connected to the input of the main controlled rectifier. The output terminals of the main rectifier are connected to the input of an adjustable inverter, the outputs of which are designed to connect AC voltage consumers. This device is characterized by all the above disadvantages, namely: insufficient reliability to ensure uninterrupted power supply to the consumer and poor overall dimensions.

Техническим результатом, которого можно достичь при использовании данного изобретения, является повышение надежности бесперебойного энергоснабжения потребителей высоковольтным напряжением переменного тока, а также улучшение массогабаритных показателей за счет снижения мощности инверторов в каждом из каналов энергоснабжения и упрощения процесса формирования постоянного напряжения ±27 В.The technical result that can be achieved using this invention is to increase the reliability of uninterrupted power supply to consumers with high-voltage alternating current voltage, as well as to improve overall dimensions by reducing the power of inverters in each of the power supply channels and simplifying the process of forming a constant voltage of ± 27 V.

Технический результат достигается за счет того, что в системе электропитания, содержащей два идентичных канала электроснабжения, каждый из которых включает в себя установленный на валу авиадвигателя генератор переменного тока, выходом соединенный с входом основного управляемого выпрямителя, выходные выводы которого связаны с входом регулируемого инвертора, выходы которого предназначены для подключения потребителей высоковольтного напряжения переменного тока [2], в каждом из каналов вход регулируемого инвертора подключен к выходу дополнительного управляемого выпрямителя, вход которого соединен с выходом генератора переменного тока противоположного канала, а указанная связь выходных выводов основного управляемого выпрямителя с входом регулируемого инвертора осуществлена через нормально замкнутые первые контакты, при этом выходные выводы основного управляемого выпрямителя соединены также через нормально разомкнутые вторые контакты с дополнительными выходными выводами, предназначенными для подключения потребителей низковольтного напряжения постоянного тока, а блок управления первыми и вторыми контактами выполнен обеспечивающим при поступлении сигнала аварии размыкание первых контактов и последующее за ним замыкание вторых контактов.The technical result is achieved due to the fact that in the power supply system containing two identical power supply channels, each of which includes an alternating current generator mounted on the aircraft engine shaft, connected to the input of the main controlled rectifier by the output, the output conclusions of which are connected to the input of the adjustable inverter, the outputs which are designed to connect consumers of high voltage AC voltage [2], in each channel the input of the adjustable inverter is connected to the output to an additional controlled rectifier, the input of which is connected to the output of an alternating current generator of the opposite channel, and the indicated outputs of the main controlled rectifier are connected to the input of the adjustable inverter through normally closed first contacts, while the output terminals of the main controlled rectifier are also connected through normally open second contacts with additional output terminals for connecting low-voltage direct current consumers a, and the control unit of the first and second contacts is designed to provide, upon receipt of an alarm signal, the opening of the first contacts and the subsequent closure of the second contacts.

Известна система электропитания функциональных узлов летательных аппаратов, содержащая генератор переменного тока, связанный с валом авиадвигателя, и статический преобразователь частоты, предназначенный для питания потребителей высоким напряжением переменного тока в штатном режиме и низким напряжением постоянного тока - в режиме авторотации (Заявка №2004101719, Н02J 9/06, 2004). Процесс формирования постоянного напряжения основан на использовании имеющихся в схеме функциональных узлов и не требует усложнения схемы. Однако в известном устройстве постоянное напряжение формируют на дополнительных выводах имеющегося в схеме преобразователя частоты, а в данном изобретении - одного из выпрямителей, поэтому известное решение не может служить препятствием при анализе на соответствие критерию «изобретательский уровень».A known power system for functional units of aircraft, comprising an alternating current generator coupled to an aircraft engine shaft and a static frequency converter designed to supply consumers with high alternating current voltage in normal mode and low direct current voltage in autorotation mode (Application No. 2004101719, Н02J 9 / 06, 2004). The process of forming a constant voltage is based on the use of functional units available in the circuit and does not require circuit complexity. However, in the known device, a constant voltage is formed on the additional terminals of the frequency converter in the circuit, and in this invention one of the rectifiers, therefore, the known solution cannot be an obstacle in the analysis for compliance with the criterion of "inventive step".

На чертеже представлена функциональная схема системы электропитания.The drawing shows a functional diagram of a power supply system.

Устройство выполнено в виде двух идентичных каналов электроснабжения, каждый из которых состоит из установленного на валу авиадвигателя 1, (2), генератора переменного тока 3, (4), выходом соединенного с входом основного управляемого выпрямителя 5, (6). Выходные выводы основного выпрямителя 5, (6) соединены с входом регулируемого инвертора 7, (8) через нормально замкнутые первые контакты 9 и 10, (11 и 12). Входы регулируемых инверторов 7, 8 подключены также к выходам дополнительных управляемых выпрямителей 13, 14, входы которых соединены с выходами генераторов переменного тока 4, 3 противоположных каналов. Выходные выводы основных выпрямителей 3, 4 соединены также через нормально разомкнутые вторые контакты 15, 16 и 17, 18 с дополнительными выходными выводами, предназначенными для подключения потребителей низковольтного напряжения постоянного тока. Выходные выводы управляемых инверторов и основных выпрямителей могут присоединяться к потребителям напряжения переменного и постоянного тока через распределительные устройства 19, 20 и 21, 22.The device is made in the form of two identical power supply channels, each of which consists of an aircraft engine 1, (2) mounted on the shaft, an alternator 3, (4), an output connected to the input of the main controlled rectifier 5, (6). The output terminals of the main rectifier 5, (6) are connected to the input of the adjustable inverter 7, (8) through normally closed first contacts 9 and 10, (11 and 12). The inputs of the adjustable inverters 7, 8 are also connected to the outputs of the additional controlled rectifiers 13, 14, the inputs of which are connected to the outputs of the alternators 4, 3 of the opposite channels. The output terminals of the main rectifiers 3, 4 are also connected via normally open second contacts 15, 16 and 17, 18 with additional output terminals designed to connect consumers of low-voltage direct current. The output terminals of controlled inverters and main rectifiers can be connected to consumers of AC and DC voltage through switchgears 19, 20 and 21, 22.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Нерегулируемые магнитоэлектрические генераторы 3 и 4, связанные с валами авиадвигателей 1 и 2, формируют на выходе переменные напряжения нестабильной частоты, пропорциональные оборотам двигателей. Эти напряжения выпрямляются основными управляемыми выпрямителями 5, 6 и поступают на входы регулируемых транзисторных инверторов 7, 8, которые формируют трехфазное напряжение (115/220 В, 400 Гц), передающееся на центральные распределительные устройства переменного тока 20, 21 бортов летательного аппарата.Unregulated magnetoelectric generators 3 and 4, connected with the shafts of aircraft engines 1 and 2, generate variable voltages of unstable frequency at the output, which are proportional to the engine speed. These voltages are rectified by the main controlled rectifiers 5, 6 and fed to the inputs of adjustable transistor inverters 7, 8, which form a three-phase voltage (115/220 V, 400 Hz), transmitted to the central AC distribution devices 20, 21 of the aircraft.

Для обеспечения гарантированного бесперебойного питания потребителей электроэнергии к входам инверторов 11, 12 подсоединены дополнительные управляемые выпрямители 14, 15, соединенные с генераторами 3, 4 противоположных каналов. В штатном режиме в каждом из каналов основный 5 (6) и дополнительный 14 (15) выпрямители работают одновременно, но отдает мощность тот из них, чье напряжение в данный момент времени больше.To ensure guaranteed uninterrupted power supply to electricity consumers, additional controlled rectifiers 14, 15 connected to generators 3, 4 of opposite channels are connected to the inputs of inverters 11, 12. In the normal mode, in each of the channels, the main 5 (6) and additional 14 (15) rectifiers work simultaneously, but the one whose voltage at the given moment is more gives power.

При аварии в одном из авиадвигателей, например первом, напряжение на выходе генератора 3 снижается до весьма малой величины (определяемой оборотами авторотатации двигателя 1) и соответственно уменьшается напряжение на выходе выпрямителей 5 и 14, связанных с этим генератором. Однако на выходе выпрямителей 6 и 13 противоположного канала напряжение остается в норме, и работа обоих инверторов 7 и 8 не нарушается, т.е. сбои в электроснабжении потребителей напряжения переменного тока отсутствуют. Аналогично протекают процессы при выходе из строя двигателя 2 другого канала, когда запираются выпрямители 6 и 13, а инверторы питаются от выпрямителей 5 и 14.In the event of an accident in one of the aircraft engines, for example, the first, the voltage at the output of the generator 3 decreases to a very small value (determined by the autorotation speed of the engine 1) and, accordingly, the voltage at the output of the rectifiers 5 and 14 associated with this generator decreases. However, the voltage remains normal at the output of rectifiers 6 and 13 of the opposite channel, and the operation of both inverters 7 and 8 is not disturbed, i.e. There are no interruptions in the power supply to AC voltage consumers. Similarly, processes occur when the engine 2 of another channel fails, when the rectifiers 6 and 13 are locked, and the inverters are powered by rectifiers 5 and 14.

При работе авиадвигателя в режиме авторотации его рабочие обороты составляют около 10% от номинальных, при этом напряжение на выходе связанного с ним генератора также снижается до 10% от номинального. При переходе в данный режим, например, двигателя 1 первого канала, напряжение на выходе генератора 3 и, следовательно, выпрямителя 5 тоже снижается. Выпрямитель 5 запирается высоким напряжением выпрямителя 13, который продолжает питаться от генератора 4, работающего в нормальном режиме. На шинах распределительных устройств 19 и 20 обоих каналов формируется напряжение переменного тока, т.к. оба инвертора 7 и 8 питаются от одного генератора 4.When the aircraft engine is in autorotation mode, its operating speed is about 10% of the nominal, while the voltage at the output of the generator associated with it also decreases to 10% of the nominal. When switching to this mode, for example, engine 1 of the first channel, the voltage at the output of the generator 3 and, therefore, the rectifier 5 also decreases. The rectifier 5 is locked by the high voltage of the rectifier 13, which continues to be powered by a generator 4 operating in normal mode. On the buses of switchgears 19 and 20 of both channels, an alternating current voltage is generated, because both inverters 7 and 8 are powered by a single generator 4.

В режиме авторотации возможно обеспечение потребителей постоянным напряжением (±27 В). Для этого (при аварии, например, двигателя 1) блок управления (по сигналу аварии) размыкает первые контакты 9 и 10, а затем замыкает контакты 15 и 16. В результате чего основной выпрямитель 5 подключается к сети потребителей напряжения постоянного тока 21. Регулирование напряжения постоянного тока осуществляется тем же выпрямителем 5, при этом дополнительный управляемый выпрямитель 13 продолжает работать в прежнем режиме, питая инвертор 7.In autorotation mode, it is possible to provide consumers with a constant voltage (± 27 V). To do this (in case of an accident, for example, engine 1), the control unit (by an alarm signal) opens the first contacts 9 and 10, and then closes the contacts 15 and 16. As a result, the main rectifier 5 is connected to the DC voltage consumers network 21. Voltage regulation DC is carried out by the same rectifier 5, while the additional controlled rectifier 13 continues to work in the same mode, powering the inverter 7.

Таким образом, как при отказе, так и при работе в режиме авторотации одного из авиадвигателей, устройство позволяет обеспечить бесперебойное электропитание всех потребителей переменным напряжением. Особенно важно то, что для формирования аварийного питания не требуется введения в схему дополнительных источников постоянного напряжения, т.к. для этой цели используется энергия генератора, работающего от двигателя в режиме авторотации.Thus, both in case of failure and when operating in the autorotation mode of one of the aircraft engines, the device allows providing uninterrupted power supply to all consumers with alternating voltage. It is especially important that the formation of emergency power does not require the introduction of additional DC voltage sources into the circuit, because For this purpose, the energy of a generator operating from an engine in autorotation mode is used.

Гарантированная возможность бесперебойного электропитания потребителей как в штатном режиме, так и в режиме аварии авиадвигателя при хороших массогабаритных показателях делают данное устройство наиболее предпочтительным при проектировании систем электроснабжения для летательных аппаратов.The guaranteed possibility of uninterrupted power supply to consumers both in the normal mode and in the mode of an aircraft engine accident with good overall dimensions make this device the most preferable when designing power supply systems for aircraft.

Источники информацииInformation sources

1. В.С.Злочевский «Системы электроснабжения пассажирских самолетов», М.: Машиностроение, 1971 г., с.58.1. V.S. Zlochevsky "Power Systems for Passenger Aircraft", M.: Mechanical Engineering, 1971, p. 58.

2. Там же, с.75.2. Ibid., P. 75.

Claims

A power supply system containing two identical power supply channels, each of which includes an alternating current generator mounted on the aircraft engine shaft, connected to the input of the main controlled rectifier by the output, the output terminals of which are connected to the input of the adjustable inverter, the outputs of which are designed to connect high-voltage AC voltage consumers characterized in that in each channel the input of the adjustable inverter is connected to the output of an additional controlled rectifier An amplifier whose input is connected to the output of an alternator of the opposite channel of power supply, and the indicated connection of the output terminals of the main controlled rectifier with the input of the adjustable inverter is made through normally closed first contacts, while the output terminals of the main controlled rectifier are also connected through normally open second contacts with additional output the conclusions intended for connection of consumers of low-voltage direct current, and the control unit The first and second contacts are designed to provide, upon receipt of an alarm signal, the opening of the first contacts and the subsequent closure of the second contacts.