專利名稱：飛機(jī)主電源交流變換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于航空電源系統(tǒng)的飛機(jī)主電源交流變換裝置。
背景技術(shù)：
目前為飛機(jī)提供115V/400HZ單相或三相電壓輸出交流的供電方式一般有兩種。 一種是采用的飛機(jī)上交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生交流電。另一種是用靜變器進(jìn)行DC/AC轉(zhuǎn)換，將飛機(jī) 上的直流(直流主電源或蓄電池)轉(zhuǎn)換成交流輸出。這兩種方式的優(yōu)缺點(diǎn)在于，交流發(fā)電機(jī) 可以連續(xù)長期輸出大功率交流電，但輸出電壓穩(wěn)定性不高。且由于其發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性差， 輸出的頻率穩(wěn)定性也差，這對(duì)于一些使用三相交流電作為供電的設(shè)備，比如陀螺的精度，影 響很大。雖然采用半導(dǎo)體器件構(gòu)成的靜變器，其電壓和頻率的穩(wěn)定性都很好，但效率卻不 高。無論低頻方式還是高頻方式，其效率都低于90%。其次是功率損耗較大。此外由于其 發(fā)熱量較大，長期工作或大功率工作能力有限，因此不太適合作為飛機(jī)的主電源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提供一種電壓和頻率穩(wěn)定性 好，具有較高效率(> 90% )，可以長期連續(xù)工作的飛機(jī)主電源交流變換裝置。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的技術(shù)解決方案，可以通過以下措施來達(dá)到。本發(fā)明提出的一 種飛機(jī)主電源交流變換裝置，包括飛機(jī)交流發(fā)電機(jī)，其特征在于，該裝置由交流/直流轉(zhuǎn)換 電路，直流/交流轉(zhuǎn)換電路，預(yù)置開關(guān)點(diǎn)波形發(fā)生電路，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制電路，輸出中點(diǎn)形 成電路，輸出濾波電路和輸出隔離電壓采樣電路收尾相接，并連接所述飛機(jī)交流發(fā)電機(jī)的 閉環(huán)回路組成，其中，交流/直流轉(zhuǎn)換電路將飛機(jī)發(fā)電機(jī)輸出的交流電轉(zhuǎn)換成脈動(dòng)的直流， 直流/交流轉(zhuǎn)換電路通過三相橋式變換器將交流/直流轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生的脈動(dòng)的直流轉(zhuǎn)換成 為交流，三相橋式變換器的開關(guān)信號(hào)則由與直流/交流轉(zhuǎn)換電路并聯(lián)的預(yù)置開關(guān)點(diǎn)波形發(fā) 生電路輸送給濾波電路進(jìn)行平滑整形，供給后級(jí)直流/交流換電路至中點(diǎn)形成電路，并輸 出濾波電路得到的三相功率信號(hào)，由輸出隔離電壓采樣電路反饋到發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制電路去 控制上述飛機(jī)交流發(fā)電機(jī)的輸出。本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果。本發(fā)明三相橋式變換器的開關(guān)信號(hào)通過采用的預(yù)置開關(guān)點(diǎn)波形發(fā)生電路，而 保證了輸出頻率的精度，電壓和頻率穩(wěn)定性好，輸出電壓和頻率精度高達(dá)115士 1.5V和 400士4Hz ；輸出功率較大，效率高。波形發(fā)生電路輸出的三相三線信號(hào)經(jīng)過中點(diǎn)形成電路得 到三相四線信號(hào)，并通過濾波電路輸出三相400Hz信號(hào)。功率可達(dá)SkW 12kW，且效率> 90%以上。并通過了 GJB要求的環(huán)境試驗(yàn)考核。由于預(yù)置開關(guān)點(diǎn)波形發(fā)生電路采用晶體作為時(shí)鐘，晶體時(shí)鐘的穩(wěn)定性，保證了整 機(jī)的很高頻率穩(wěn)定度。


為了更清楚地理解本發(fā)明，現(xiàn)將通過本發(fā)明實(shí)施例，同時(shí)參照附圖，來描述本發(fā) 明，本文中所闡述的均以三相電源電路為例，單相電路更為簡單，在此不重復(fù)敘述。其中圖1是本發(fā)明飛機(jī)主電源交流變換裝置的電路方框圖。圖2是圖1中的交流/直流轉(zhuǎn)換電路方框圖。圖3是圖1中的直流/交流轉(zhuǎn)換電路方框圖。圖4是圖1中的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制電路方框圖。圖5是圖1中本發(fā)明的預(yù)置開關(guān)點(diǎn)波形發(fā)生電路方框圖。圖6是圖1中的輸出濾波電路方框圖。圖7是圖1中本發(fā)明的輸出中點(diǎn)形成電路方框圖。圖8是圖1中輸出隔離電壓采樣電路方框圖。
具體實(shí)施例方式圖1中所表示的電路總體工作原理作一簡述。該發(fā)明裝置于飛機(jī)交流發(fā)電機(jī)之后，該裝置由交流/直流轉(zhuǎn)換電路，直流/交流 轉(zhuǎn)換電路，預(yù)置開關(guān)點(diǎn)波形發(fā)生電路，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制電路，輸出中點(diǎn)形成電路，輸出濾波 電路和輸出隔離電壓采樣電路收尾相接，并連接所述飛機(jī)交流發(fā)電機(jī)的閉環(huán)回路組成。其 中，交流/直流轉(zhuǎn)換電路將飛機(jī)發(fā)電機(jī)輸出的交流電轉(zhuǎn)換成脈動(dòng)的直流，直流/交流轉(zhuǎn)換電 路通過三相橋式變換器將交流/直流轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生的脈動(dòng)的直流轉(zhuǎn)換成為交流，三相橋式 變換器的開關(guān)信號(hào)由預(yù)置開關(guān)點(diǎn)波形發(fā)生電路輸出頻率的精度，輸出經(jīng)過輸出中點(diǎn)形成電 路，輸送給濾波電路進(jìn)行平滑整形，使輸出濾波電路得到三相400Hz大功率信號(hào)，輸出電壓 的精度由輸出隔離電壓采樣電路反饋到發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制電路去控制交流發(fā)電機(jī)的輸出。在圖2中，交流/直流轉(zhuǎn)換電路由相互串聯(lián)的整流器和濾波器組成。飛機(jī)發(fā)電機(jī) 輸出的三相交流電壓通過整流器的三相整流電路轉(zhuǎn)換成脈動(dòng)的直流，并通過濾波器進(jìn)行平 滑整形，供給后級(jí)直流/交流轉(zhuǎn)換電路單元。在圖3中，直流/交流轉(zhuǎn)換電路由帶有逆變橋控制端子的三相逆變橋組成。三相 逆變橋由大功率三極管組成全橋電路。來自交流/直流轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換電路的直流通過上述三相 逆變橋轉(zhuǎn)換成交流，其產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)由逆變橋控制端子送入，形成開關(guān)量信號(hào)。在圖4中，預(yù)置開關(guān)點(diǎn)波形發(fā)生電路由相互串聯(lián)的波形發(fā)生電路、整形放大電路 和隔離驅(qū)動(dòng)電路組成。經(jīng)過事先精密計(jì)算的三相開關(guān)量信號(hào)，可以一共有6路開關(guān)量信號(hào) 被存儲(chǔ)在預(yù)置開關(guān)點(diǎn)波形發(fā)生電路的存儲(chǔ)器中。電路工作后，開關(guān)量信號(hào)通過整形放大電 路進(jìn)行整形放大。整形放大后的開關(guān)量信號(hào)經(jīng)隔離驅(qū)動(dòng)電路的變壓器隔離驅(qū)動(dòng)送到圖3所 示的逆變橋控制端子，控制三相逆變橋的工作狀態(tài)。在圖5中，帶有勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)器發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制電路可產(chǎn)生一個(gè)其寬度可調(diào)基準(zhǔn)電壓 和輸出采樣電壓共同控制的高頻脈寬調(diào)制波形，用于將電源輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換為占空比 可變(0-100%)的矩形波。該矩形波通過勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)器后，形成一用于飛機(jī)上交流發(fā)電機(jī)的 勵(lì)磁交流功率信號(hào)。使其具有勵(lì)磁電流大，發(fā)電機(jī)輸出電壓高；勵(lì)磁電流小，發(fā)電機(jī)輸出電 壓低的特性。勵(lì)磁控制電路在工作過程當(dāng)輸出電壓下降時(shí)，相應(yīng)來自輸出隔離電壓采樣電路的采樣輸出電壓也下降，勵(lì)磁控制電路輸出的占空比就會(huì)增大，從而使勵(lì)磁波形脈寬上 升。勵(lì)磁電流增大，輸出電壓上升。反之，當(dāng)輸出電壓上升，相應(yīng)來自輸出隔離電壓采樣電 路的采樣輸出電壓也上升，控制電路輸出的占空比就會(huì)減小，使勵(lì)磁波形脈寬下降，勵(lì)磁電 流減小，從而使輸出電壓下降，起到穩(wěn)壓的作用。當(dāng)調(diào)節(jié)可調(diào)基準(zhǔn)電壓時(shí)，輸出的穩(wěn)定值也 會(huì)作相應(yīng)的變化，這樣就可以方便地輸出電壓進(jìn)行預(yù)置。在圖6中，輸出濾波電路由并聯(lián)的LC低通濾波器和EMI濾波器組成。飛機(jī)交流 發(fā)電機(jī)輸出的交流電由直流/交流轉(zhuǎn)換電路輸出的交流三相電壓不能直接送到負(fù)載使用， 因?yàn)槿喙β蕵蚬ぷ髟陂_關(guān)狀態(tài)，其輸出電壓是開關(guān)波形，基波需要的400Hz/115V三相電 壓，含有大量的諧波分量。諧波分量通過LC低通濾波器后，大部分的諧波分量都被濾除了。 為保證電磁兼容特性，可通過EMI濾波器輸出交流電壓。在圖7中，由于飛機(jī)上大多要求為三相四線電壓，為滿足輸出電壓要求，中點(diǎn)形成 變壓器加入了升壓的功能。而三相橋是輸出為三相三線的電壓，為此。可以用特別設(shè)計(jì)的 三相中點(diǎn)形成變壓器進(jìn)行三線/四線的轉(zhuǎn)換，使三線/四線轉(zhuǎn)換時(shí)線電壓相等而相電壓變 低。中點(diǎn)形成電路是由三相橋三相三線電壓經(jīng)三相中點(diǎn)形成變壓器進(jìn)行三線/四線的轉(zhuǎn)換 構(gòu)成的三相四線電路。圖8中，輸出電壓采樣電路，從輸出電壓兩端采樣，通過電流/電壓轉(zhuǎn)換器和電流 /磁場轉(zhuǎn)換器有微小采樣電流流過，該電流正比于輸出端的電壓幅值，電壓/電流轉(zhuǎn)換器由 高精度電阻器組成，可以精確控制該電流的大小，電流/磁場轉(zhuǎn)換器由一個(gè)多匝的線圈構(gòu) 成，可以將流過導(dǎo)線中的電流產(chǎn)生的磁場加強(qiáng)。該磁場通過磁場偶合，由線圈旁的磁場/電 壓傳感器轉(zhuǎn)變?yōu)椴蓸虞敵鲭妷?。由于要求采樣信?hào)和輸出端子之間絕緣，所以采用磁場傳 感可以很好的滿足這一需要。在本發(fā)明中采用的磁場/電壓傳感器為霍爾器件，霍爾器件 可以對(duì)交流和直流磁場都做出響應(yīng)，所以本采樣電路不僅可以用于交流傳感采樣，也可用 于直流傳感采樣。
權(quán)利要求
一種飛機(jī)主電源交流變換裝置，包括飛機(jī)交流發(fā)電機(jī)，其特征在于，該裝置由交流/直流轉(zhuǎn)換電路，直流/交流轉(zhuǎn)換電路，預(yù)置開關(guān)點(diǎn)波形發(fā)生電路，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制電路，輸出中點(diǎn)形成電路，輸出濾波電路和輸出隔離電壓采樣電路收尾相接，并連接所述飛機(jī)交流發(fā)電機(jī)的閉環(huán)回路組成，其中，交流/直流轉(zhuǎn)換電路將飛機(jī)發(fā)電機(jī)輸出的交流電轉(zhuǎn)換成脈動(dòng)的直流，直流/交流轉(zhuǎn)換電路通過三相橋式變換器將交流/直流轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生的脈動(dòng)的直流轉(zhuǎn)換成為交流，三相橋式變換器的開關(guān)信號(hào)則由與直流/交流轉(zhuǎn)換電路并聯(lián)的預(yù)置開關(guān)點(diǎn)波形發(fā)生電路輸送給濾波電路進(jìn)行平滑整形，供給后級(jí)直流/交流換電路至中點(diǎn)形成電路，并輸出濾波電路得到的三相功率信號(hào)，由輸出隔離電壓采樣電路反饋到發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制電路去控制上述飛機(jī)交流發(fā)電機(jī)的輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的飛機(jī)主電源交流變換裝置，其特征在于，交流/直流轉(zhuǎn)換電路由 相互串聯(lián)的整流器和濾波器組成。
3.如權(quán)利要求1所述的飛機(jī)主電源交流變換裝置，其特征在于，預(yù)置開關(guān)點(diǎn)波形發(fā)生 電路由相互串聯(lián)的波形發(fā)生電路、整形放大電路和隔離驅(qū)動(dòng)電路組成。
4.如權(quán)利要求1所述的飛機(jī)主電源交流變換裝置，其特征在于，直流/交流轉(zhuǎn)換電路由 帶有逆變橋控制端子的三相逆變橋組成。
5.如權(quán)利要求1所述的飛機(jī)主電源交流變換裝置，其特征在于，輸出濾波電路由并聯(lián) 的LC低通濾波器和EMI濾波器組成。
6.如權(quán)利要求1所述的飛機(jī)主電源交流變換裝置，其特征在于，所述的中點(diǎn)形成電路 是由三相橋三相三線電壓經(jīng)三相中點(diǎn)形成變壓器進(jìn)行三線/四線的轉(zhuǎn)換構(gòu)成的三相四線 電路。
全文摘要
本發(fā)明提出的一種飛機(jī)主電源交流變換裝置，該裝置由交流/直流轉(zhuǎn)換電路，直流/交流轉(zhuǎn)換電路，預(yù)置開關(guān)點(diǎn)波形發(fā)生電路，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制電路，輸出中點(diǎn)形成電路，輸出濾波電路和輸出隔離電壓采樣電路收尾相接，并連接所述飛機(jī)交流發(fā)電機(jī)的閉環(huán)回路組成。其中，交流/直流轉(zhuǎn)換電路將發(fā)電機(jī)輸出的交流電轉(zhuǎn)換成脈動(dòng)的直流，直流/交流轉(zhuǎn)換電路通過三相橋式變換器將脈動(dòng)直流轉(zhuǎn)換成為交流，三相橋式變換器的開關(guān)信號(hào)則由與直流/交流轉(zhuǎn)換電路并聯(lián)的預(yù)置開關(guān)點(diǎn)波形發(fā)生電路輸送給濾波電路進(jìn)行平滑整形，供給后級(jí)直流/交流換電路至中點(diǎn)形成電路，并輸出濾波電路得到的三相功率信號(hào)，由輸出隔離電壓采樣電路反饋到發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制電路去控制上述飛機(jī)交流發(fā)電機(jī)的輸出。
文檔編號(hào)H02P9/14GK101964623SQ201010247240
公開日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2010年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月5日
發(fā)明者湯易, 陳雁 申請(qǐng)人:成都飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)電子科技有限公司