第4章-交流电源系统--p2

1§4.3变速恒频交流电源2变速恒频电源系统简称VSCF(VariableSpeedConstantFrequency)电子变换器115/200V400Hz三相交流电3VSCF电源的构成方框变频交流发电机电子变换器控制器Vnfvfc4VSCF电源变换器有两种类型交交型交直交型5VSCF优点（与CSCF比较）电能质量高，无频率瞬变现象；能量转换效率高，比CSCF高了近10%；旋转部件少，可靠性高；电源系统结构灵活，除发电机必须安装在发电机附件机匣内，其它部件安装位置可以按需放置；能够实现无刷起动发电；生产和使用维护方便，有利于减少飞机全寿命期费用6变速恒频交流电源系统飞机型号F-18B737-400MD-90电源类型交交脉宽调制交直交阶梯波合成交直交电源容量2×40kVA2×60kVA2×90kVA结构组合式组合式分体式安装位置发动机附件机匣发动机附件机匣发电机安装于附件机匣变换器装于机体冷却方式循油喷油和强迫风冷混合式变换器风冷重量(kg)30.071.480.07§4.4交流发电机电压调节8电压调节器应具备的功能调节发电机励磁电流，使发电机调节点电压保持在规定范围内；电网短路时实现发电机的强励，使发电机能输出足够大的短路电流，保证电路保护器快速跳闸；实现发电机最大输出电流的限制9交流发电机电压调节器的种类炭片式磁放大器式晶体管式集成电路式10晶体管调压器的优点工作可靠性能稳定稳态误差小动态品质高电压调节范围大体积小重量轻11功率管与发电机励磁绕组的连接图G(a)(b)it2it1itavtonTieWeReDTu~tonTtttoffUeIe12励磁电流的开关控制-++-13励磁电流的开关控制-+-+14励磁线圈平均电压it2it1itavtonTtonTtttoffUeIeETtEUonave)(offonttT周期：15晶体管的导通比(占空比)定义：功率管在一个周期里的相对导通时间（导通时间与周期的比值）Tttttonoffononit2it1itavtonTtonTtttoffUeIe16励磁线圈平均电压和平均电流it2it1itavtonTtonTtttoffUeIeETtEUonave)(eeaveaveRERUI)()(励磁线圈平均电压励磁线圈平均电流17调压原理：在功率管的控制下，励磁电流的平均值和功率管的导通比成正比。改变功率管的导通比，即可改变励磁电流，从而调节发电机电压。eeaveaveRERUI)()(18脉冲电压调节励磁电流方法脉冲调频式脉冲调宽式保持脉冲宽度不变，仅调节脉冲的频率脉冲频率保持不变，仅调节脉冲的宽度19晶体管的导通比(占空比)Tttttonoffonon20晶体管调压器脉冲调节形式uetUe(av)T1uetUe(av)TtUe(av)T2uetUe(av)Tue21§4.5交流发电机的并联运行22交流发电机不并联运行的优点恒速传动装置之间不需要设置功率自动均衡装置，降低了系统的复杂性；电气系统中某一部分的扰动仅影响到与该台发电机有关的那一部分系统；由于不需要考虑发电机负载均衡的问题，可以充分利用单台发电机的全部容量调节、控制与保护设备简单，有利于提高系统的可靠性23交流发电机并联运行的优点电压负载在供电的各发电机之间均匀分配多发电机系统中，一台发电机发生故障不会导致主系统停止供电；在某些使用条件下，安装容量在给定的时间-电压干扰特性下，能满足更大的起动电流和尖峰负载的要求，同时能更有效地利用发电机的安装容量；并联系统可以使反延时的过流保护装置动作更迅速24交流发电机并联运行的条件1.发电机的电压波形应与电网电压波形一致，为正弦波；2.发电机的相序应与电网电压的相序一致；3.发电机的频率应与电网频率相近（频差越大同步时间会越长）；4.发电机电压应与电网电压相近；5.发电机电压与电网电压间的相位差应小，以减小投入时的冲击25或门电路电网电压检测电路自动并联检测电路触发电路控制执行电路自动并联装置原理方框图26自动并联装置原理电路27交流负载的自动均衡保证并联运行的各发电机间负载相等即：各台发电机输出的有功功率和无功功率相等28无功负载均衡(reactiveloadsharing)保持并联交流电源系统中各发电机的无功负载电流彼此平衡29无功负载均衡1、正确取出信号；2、正确调整励磁；3、正确动作。基本方法：调节发电机的励磁电流基本要求：30无功电流均衡装置原理31有功负载均衡(realloadsharing)保持并联交流电源系统中各发电机的有功负载电流彼此平衡32有功负载均衡1、正确取出信号；2、正确调节转速/频率；3、正确动作。基本方法：调节恒速传动装置的输出转速/电源频率基本要求：33有功电流均衡装置原理34§4.6飞机交流电源的控制关系35控制与保护装置主要控制对象发电机励磁控制继电器(GCR)GCR：GeneratorControlRelay发电机断路器(GB)(又称为发电机接触器GC或发电机控制断路器GCB)GB：GeneratorBreakerGC：GeneratorContactorGCB：GeneratorControlBreaker汇流条连接断路器(又称并联断电器)(BTB)BTB：BusTieBreaker外电源接触器(EPC)EPC：ExternalPowerContactor36一、概述1.发电机励磁控制继电器(GCR)：GeneratorControlRelay控制发电机励磁电路的接通与断开，即决定发电机是否能够励磁发电；2.发电机断路器(GB)(又称为发电机接触器GC或发电机控制断路器GCB)：GeneratorBreaker/GeneratorControlBreaker控制发电机能否投入电网并向各自的发电机汇流条供电，即决定发电机是否输出；373.汇流条连接断路器(又称并联断电器)(BTB)：BusTieBreaker它可将各发电机汇流条与同步汇流条或连接汇流条接通与断开，即决定发电机是否并联供电或发电机汇流条之间是否交互供电；4.外电源接触器(EPC)：ExternalPowerContactor飞机停在地面，接上外电源时，它决定外电源是否向机上电网供电。38控制保护装置的作用:人工或自动地接通、断开或转换上述开关装置。控制:主要是根据供电方式的需要及一定的逻辑关系，控制上述那些发电机和电网的开关元件，以完成发电机和电网主要汇流条的接通、断开或转换工作。保护:一般是在发电机或电网局部出现故障时，有选择性地自动断开某些开关装置，使故障部分与正常供电系统隔离，防止故障扩大，保证系统正常供电。39飞机电源系统的控制保护器继电器型磁放大器型晶体管型40二、单独供电的控制关系Gen1Gen2APUGen1GB1APUGBGB2BTB2BTB1EPCBUS1BUS2外电源转换继电器1转换继电器2转换汇流条1转换汇流条2411.地面外电源供电Gen1Gen2APUGen1GB1APUGBGB2BTB2BTB1EPCBUS1BUS2外电源转换继电器1转换继电器2转换汇流条1转换汇流条2422.APU发电机供电Gen1Gen1APUGen1GB1APUGBGB2BTB2BTB1EPCBUS1BUS2外电源转换继电器1转换继电器2转换汇流条1转换汇流条2433.主发电机供电Gen1Gen1APUGen1GB1APUGBGB2BTB2BTB1EPCBUS1BUS2外电源转换继电器1转换继电器2转换汇流条1转换汇流条2444.故障状态(正常)Gen1Gen2APUGen1GB1APUGBGB2BTB2BTB1EPCBUS1BUS2外电源转换继电器1转换继电器2转换汇流条1转换汇流条245单独供电的控制特点对每一汇流条而言，任一时刻只能有一种电源供电，后者供电时前者自动断开不是连续供电，其供电可靠性较差（与并联供电相比）控制保护比较简单46三、关联供电的控制关系Gen1Gen2Gen3Gen4GCB1GCB2GCB3GCB4BTB1BTB3BTB4BTB2EPC外电源负载汇流条同步汇流条47关联供电的控制关系-并联Gen1Gen2Gen3Gen4GCB1GCB2GCB3GCB4BTB1BTB3BTB4BTB2EPC外电源负载汇流条同步汇流条48故障状态1Gen1Gen2Gen3Gen4GCB1GCB2GCB3GCB4BTB1BTB3BTB4BTB2EPC外电源负载汇流条同步汇流条49故障状态2Gen1Gen2Gen3Gen4GCB1GCB2GCB3GCB4BTB1BTB3BTB4BTB2EPC外电源负载汇流条同步汇流条50单独供电与并联供电的混合状态Gen1Gen2Gen3Gen4GCB1GCB2GCB3GCB4BTB1BTB3BTB4BTB2EPC外电源负载汇流条同步汇流条51并联供电的控制特点通过同步汇流条实现并联供电连续供电，供电可靠性高控制保护复杂52（复习）控制与保护装置主要控制对象发电机励磁控制继电器(GCR)GCR：GeneratorControlRelay发电机断路器(GB)(又称为发电机接触器GC或发电机控制断路器GCB)GB：GeneratorBreakerGC：GeneratorContactorGCB：GeneratorControlBreaker汇流条连接断路器(又称并联断电器)(BTB)BTB：BusTieBreaker外电源接触器(EPC)EPC：ExternalPowerContactor53四、主要控制的逻辑关系54（一）GCR的控制逻辑闭合断开GCR(BTB)或故障信号GCR.S(BTB.S)闭GCR.S(BTB.S)断55（二）GB的控制逻辑闭合断开GB或GB.S断发电机欠速外电源接入GCR断GB.S闭外电源断发电机正常GCR闭或汇流条无电压自动并联与更正：第46页图3-25中：将图左侧第一个“与”改为“或”，将两处“GCR.S”改为“GB.S”，将“GCB”改为“GB”。56（三）BTB的控制逻辑闭合断开BTB或辅助断开继电器动作BTB.S闭BTB.S断或故障信号57EPC的控制逻辑闭合断开EPC或EPC.S置接通位发电机全部断开外电源相序正确与任一发电机接通过压保护EPC.S置断开位