新型飞机电源系统的设计研究
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摘要
本文针对轰六某型号飞机研究了低压直流与变速恒频交流混合供电的系统方案，对新型变速恒频电源的重要环节进行了深入的理论分析和详细的电路设计。
首先，对轰六某型号飞机的电源方案及负载进行了分析论证，提出了系统可采用的两种供电方案，通过对这两种供电方案的对比分析，确定了一种最佳的方案。
其次，针对飞机变速恒频电源的要求，提出了系统主回路的调压方案和功率变换器主电路的基本结构。在系统调压器中，设计了电压、电流敏感回路、直流环电压调节回路和比较控制与反馈回路等的具体电路。对功率变换部分的整流滤波、逆变、滤波及中点形成等环节进行了详细地分析与设计，给出了系统参数计算和选择的方法。
最后，建立了单台变速恒频电源调压系统的数学模型，用MATLAB工具对变速恒频电源系统进行了仿真，在频域内进行了稳定性分析与系统指标估算，取得了令人满意的结果。
This paper frames the power supply scheme of Low Voltage Director Current and Variable Speed Constant Frequency (VSCF) for the Bomb six aircraft. Then some detail research and circuit design is made to some key section of the VSCF power.
First of all, capability of the aircraft power supply and load analysis is done, get two different main power supply scheme, then the two scheme is compared them and the better one is selected.
To VSCF, the regulation thesis analysis and converter main circuit has been finished. In the former, circuit of regulation such as voltage and current sense, control and feedback circuit are all discussed. At latter, methods of confirm part parameter in the converter is introduced, most parts of 3-phase rectifier and filter, inverter and filter, NFT are confirmed.
Furthermore, simple simulation model of VSCF and the simulation results are presented. It shows the system is stable and calculated some guideline.
首先，对轰六某型号飞机的电源方案及负载进行了分析论证，提出了系统可采用的两种供电方案，通过对这两种供电方案的对比分析，确定了一种最佳的方案。
其次，针对飞机变速恒频电源的要求，提出了系统主回路的调压方案和功率变换器主电路的基本结构。在系统调压器中，设计了电压、电流敏感回路、直流环电压调节回路和比较控制与反馈回路等的具体电路。对功率变换部分的整流滤波、逆变、滤波及中点形成等环节进行了详细地分析与设计，给出了系统参数计算和选择的方法。
最后，建立了单台变速恒频电源调压系统的数学模型，用MATLAB工具对变速恒频电源系统进行了仿真，在频域内进行了稳定性分析与系统指标估算，取得了令人满意的结果。
This paper frames the power supply scheme of Low Voltage Director Current and Variable Speed Constant Frequency (VSCF) for the Bomb six aircraft. Then some detail research and circuit design is made to some key section of the VSCF power.
First of all, capability of the aircraft power supply and load analysis is done, get two different main power supply scheme, then the two scheme is compared them and the better one is selected.
To VSCF, the regulation thesis analysis and converter main circuit has been finished. In the former, circuit of regulation such as voltage and current sense, control and feedback circuit are all discussed. At latter, methods of confirm part parameter in the converter is introduced, most parts of 3-phase rectifier and filter, inverter and filter, NFT are confirmed.
Furthermore, simple simulation model of VSCF and the simulation results are presented. It shows the system is stable and calculated some guideline.
引文
1 于敦，国外飞机供电系统手册，中国航空信息中心(内部发行)，1997年5月
2 国外飞机研究报告601所，1990年
3 ARINC 609飞机供电系统设计指南，中国航空工业总公司第301所，1993年10月
4 飞机设计手册总编委员会编，飞机设计手册第16册之电气系统设计，航空工业出版社，1999年1 2月
5 张岳主编，飞机电气系统总体设计，空军工程学院，1996年10月
6 AFWAL-TR-80-2120电源系统控制研究，航空航天工业部三零一研究所，1992年7月
7 蒋志杨 李颂伦主编，飞机供电系统，国防工业出版社，1990年4月
8 《飞机交流电源系统》编写组，飞机交流电源系统，国防工业出版社，1979年12月
9 严仰光 龚春英，变速恒频电源的现状和发展
10 谢少军 董勇胜 严仰光等，变速恒频变换器分析，南航航空电源研究室，1991年
11 赵修科，变流器中功率滤波器的设计南航科技报告，1981年10月
12 蒋志杨 赵忠尧，JTY-6晶体管调压器工作过程分析
13 黄俊主编，半导体变流技术，机械工业出版社，1986年11月
14 赵良炳，现代电力电子技术
15 胡寿松主编，自动控制原理，国防工业出版社，1994年5月
16 楼天顺编著，MATLAB程序设计语言，西安电子科技大学出版社，1998年9月
17 楼天顺 于卫编著，基于MATLAB的系统分析与设计——控制系统，西安电子科技大学出版社，1998年9月
18 GJB860-90飞机电气负载和电源容量分析
19 HB6684-92飞机变速恒频发电系统通用规范
20 KZQ-1A发电机和变换器控制器技术说明书，国营115厂
21 GBQ-15A功率变换器技术说明书，国营115厂
22 Sundstrand Corporation Maintenance Manual Part Number 734284
23 (苏)II．B．戈卢别夫等著 赵一强编译，静止变流器设计，国防工业出版社，1985年5月
24 737 VSCF Training Manual Chapter 4 Generator/Converter Control Unit Muhammand Harunur Rashid, Power Electronics, Circuits, Devices and Application, 1989年
25 NASA-CR-120939 Study Of Aircraft Electrical Power Systems Final Technical Report, 1972.6
26 S.C. wong, Y.S. LEE, SPICE Modeling & Simulation of Hysteretic Current controlled Cuk Converter, IEEE Trans. on Power Electronics, Vol. 8, No. 4,Oct.1993
27 Ivo Barbi et. al. Buck Quasi-Resonant Converter Operating at Constant Frequency; Analysis, Design and Experimentation, IEEE Trans. on Power Electronics, High Frequency Power Conversion Conference Proceedings, 1991
28 IEEE Trans. Harmonic Analysis of Synchronized Phase-Width Modulate Three-Phase Inverter. 1974 IA-10(1)
29 IEEE Trans. Input Filter Design for Switching Regulator. 1979
2 国外飞机研究报告601所，1990年
3 ARINC 609飞机供电系统设计指南，中国航空工业总公司第301所，1993年10月
4 飞机设计手册总编委员会编，飞机设计手册第16册之电气系统设计，航空工业出版社，1999年1 2月
5 张岳主编，飞机电气系统总体设计，空军工程学院，1996年10月
6 AFWAL-TR-80-2120电源系统控制研究，航空航天工业部三零一研究所，1992年7月
7 蒋志杨 李颂伦主编，飞机供电系统，国防工业出版社，1990年4月
8 《飞机交流电源系统》编写组，飞机交流电源系统，国防工业出版社，1979年12月
9 严仰光 龚春英，变速恒频电源的现状和发展
10 谢少军 董勇胜 严仰光等，变速恒频变换器分析，南航航空电源研究室，1991年
11 赵修科，变流器中功率滤波器的设计南航科技报告，1981年10月
12 蒋志杨 赵忠尧，JTY-6晶体管调压器工作过程分析
13 黄俊主编，半导体变流技术，机械工业出版社，1986年11月
14 赵良炳，现代电力电子技术
15 胡寿松主编，自动控制原理，国防工业出版社，1994年5月
16 楼天顺编著，MATLAB程序设计语言，西安电子科技大学出版社，1998年9月
17 楼天顺 于卫编著，基于MATLAB的系统分析与设计——控制系统，西安电子科技大学出版社，1998年9月
18 GJB860-90飞机电气负载和电源容量分析
19 HB6684-92飞机变速恒频发电系统通用规范
20 KZQ-1A发电机和变换器控制器技术说明书，国营115厂
21 GBQ-15A功率变换器技术说明书，国营115厂
22 Sundstrand Corporation Maintenance Manual Part Number 734284
23 (苏)II．B．戈卢别夫等著 赵一强编译，静止变流器设计，国防工业出版社，1985年5月
24 737 VSCF Training Manual Chapter 4 Generator/Converter Control Unit Muhammand Harunur Rashid, Power Electronics, Circuits, Devices and Application, 1989年
25 NASA-CR-120939 Study Of Aircraft Electrical Power Systems Final Technical Report, 1972.6
26 S.C. wong, Y.S. LEE, SPICE Modeling & Simulation of Hysteretic Current controlled Cuk Converter, IEEE Trans. on Power Electronics, Vol. 8, No. 4,Oct.1993
27 Ivo Barbi et. al. Buck Quasi-Resonant Converter Operating at Constant Frequency; Analysis, Design and Experimentation, IEEE Trans. on Power Electronics, High Frequency Power Conversion Conference Proceedings, 1991
28 IEEE Trans. Harmonic Analysis of Synchronized Phase-Width Modulate Three-Phase Inverter. 1974 IA-10(1)
29 IEEE Trans. Input Filter Design for Switching Regulator. 1979