专利名称：飞机主电源交流变换装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于航空电源系统的飞机主电源交流变换装置。
背景技术：
目前为飞机提供115V/400HZ单相或三相电压输出交流的供电方式一般有两种。 一种是采用的飞机上交流发电机产生交流电。另一种是用静变器进行DC/AC转换，将飞机 上的直流(直流主电源或蓄电池)转换成交流输出。这两种方式的优缺点在于，交流发电机 可以连续长期输出大功率交流电，但输出电压稳定性不高。且由于其发电机转速稳定性差， 输出的频率稳定性也差，这对于一些使用三相交流电作为供电的设备，比如陀螺的精度，影 响很大。虽然采用半导体器件构成的静变器，其电压和频率的稳定性都很好，但效率却不 高。无论低频方式还是高频方式，其效率都低于90%。其次是功率损耗较大。此外由于其 发热量较大，长期工作或大功率工作能力有限，因此不太适合作为飞机的主电源。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术存在的不足之处，提供一种电压和频率稳定性 好，具有较高效率(> 90% )，可以长期连续工作的飞机主电源交流变换装置。本发明实现上述目的技术解决方案，可以通过以下措施来达到。本发明提出的一 种飞机主电源交流变换装置，包括飞机交流发电机，其特征在于，该装置由交流/直流转换 电路，直流/交流转换电路，预置开关点波形发生电路，发电机励磁控制电路，输出中点形 成电路，输出滤波电路和输出隔离电压采样电路收尾相接，并连接所述飞机交流发电机的 闭环回路组成，其中，交流/直流转换电路将飞机发电机输出的交流电转换成脉动的直流， 直流/交流转换电路通过三相桥式变换器将交流/直流转换电路产生的脉动的直流转换成 为交流，三相桥式变换器的开关信号则由与直流/交流转换电路并联的预置开关点波形发 生电路输送给滤波电路进行平滑整形，供给后级直流/交流换电路至中点形成电路，并输 出滤波电路得到的三相功率信号，由输出隔离电压采样电路反馈到发电机励磁控制电路去 控制上述飞机交流发电机的输出。本发明相比于现有技术具有如下有益效果。本发明三相桥式变换器的开关信号通过采用的预置开关点波形发生电路，而 保证了输出频率的精度，电压和频率稳定性好，输出电压和频率精度高达115士 1.5V和 400士4Hz ；输出功率较大，效率高。波形发生电路输出的三相三线信号经过中点形成电路得 到三相四线信号，并通过滤波电路输出三相400Hz信号。功率可达SkW 12kW，且效率> 90%以上。并通过了 GJB要求的环境试验考核。由于预置开关点波形发生电路采用晶体作为时钟，晶体时钟的稳定性，保证了整 机的很高频率稳定度。
为了更清楚地理解本发明，现将通过本发明实施例，同时参照附图，来描述本发 明，本文中所阐述的均以三相电源电路为例，单相电路更为简单，在此不重复叙述。其中图1是本发明飞机主电源交流变换装置的电路方框图。图2是图1中的交流/直流转换电路方框图。图3是图1中的直流/交流转换电路方框图。图4是图1中的发电机励磁控制电路方框图。图5是图1中本发明的预置开关点波形发生电路方框图。图6是图1中的输出滤波电路方框图。图7是图1中本发明的输出中点形成电路方框图。图8是图1中输出隔离电压采样电路方框图。
具体实施例方式图1中所表示的电路总体工作原理作一简述。该发明装置于飞机交流发电机之后，该装置由交流/直流转换电路，直流/交流 转换电路，预置开关点波形发生电路，发电机励磁控制电路，输出中点形成电路，输出滤波 电路和输出隔离电压采样电路收尾相接，并连接所述飞机交流发电机的闭环回路组成。其 中，交流/直流转换电路将飞机发电机输出的交流电转换成脉动的直流，直流/交流转换电 路通过三相桥式变换器将交流/直流转换电路产生的脉动的直流转换成为交流，三相桥式 变换器的开关信号由预置开关点波形发生电路输出频率的精度，输出经过输出中点形成电 路，输送给滤波电路进行平滑整形，使输出滤波电路得到三相400Hz大功率信号，输出电压 的精度由输出隔离电压采样电路反馈到发电机励磁控制电路去控制交流发电机的输出。在图2中，交流/直流转换电路由相互串联的整流器和滤波器组成。飞机发电机 输出的三相交流电压通过整流器的三相整流电路转换成脉动的直流，并通过滤波器进行平 滑整形，供给后级直流/交流转换电路单元。在图3中，直流/交流转换电路由带有逆变桥控制端子的三相逆变桥组成。三相 逆变桥由大功率三极管组成全桥电路。来自交流/直流转换转换电路的直流通过上述三相 逆变桥转换成交流，其产生的驱动信号由逆变桥控制端子送入，形成开关量信号。在图4中，预置开关点波形发生电路由相互串联的波形发生电路、整形放大电路 和隔离驱动电路组成。经过事先精密计算的三相开关量信号，可以一共有6路开关量信号 被存储在预置开关点波形发生电路的存储器中。电路工作后，开关量信号通过整形放大电 路进行整形放大。整形放大后的开关量信号经隔离驱动电路的变压器隔离驱动送到图3所 示的逆变桥控制端子，控制三相逆变桥的工作状态。在图5中，带有励磁驱动器发电机励磁控制电路可产生一个其宽度可调基准电压 和输出采样电压共同控制的高频脉宽调制波形，用于将电源输入的直流电压转换为占空比 可变(0-100%)的矩形波。该矩形波通过励磁驱动器后，形成一用于飞机上交流发电机的 励磁交流功率信号。使其具有励磁电流大，发电机输出电压高；励磁电流小，发电机输出电 压低的特性。励磁控制电路在工作过程当输出电压下降时，相应来自输出隔离电压采样电路的采样输出电压也下降，励磁控制电路输出的占空比就会增大，从而使励磁波形脉宽上 升。励磁电流增大，输出电压上升。反之，当输出电压上升，相应来自输出隔离电压采样电 路的采样输出电压也上升，控制电路输出的占空比就会减小，使励磁波形脉宽下降，励磁电 流减小，从而使输出电压下降，起到稳压的作用。当调节可调基准电压时，输出的稳定值也 会作相应的变化，这样就可以方便地输出电压进行预置。在图6中，输出滤波电路由并联的LC低通滤波器和EMI滤波器组成。飞机交流 发电机输出的交流电由直流/交流转换电路输出的交流三相电压不能直接送到负载使用， 因为三相功率桥工作在开关状态，其输出电压是开关波形，基波需要的400Hz/115V三相电 压，含有大量的谐波分量。谐波分量通过LC低通滤波器后，大部分的谐波分量都被滤除了。 为保证电磁兼容特性，可通过EMI滤波器输出交流电压。在图7中，由于飞机上大多要求为三相四线电压，为满足输出电压要求，中点形成 变压器加入了升压的功能。而三相桥是输出为三相三线的电压，为此。可以用特别设计的 三相中点形成变压器进行三线/四线的转换，使三线/四线转换时线电压相等而相电压变 低。中点形成电路是由三相桥三相三线电压经三相中点形成变压器进行三线/四线的转换 构成的三相四线电路。图8中，输出电压采样电路，从输出电压两端采样，通过电流/电压转换器和电流 /磁场转换器有微小采样电流流过，该电流正比于输出端的电压幅值，电压/电流转换器由 高精度电阻器组成，可以精确控制该电流的大小，电流/磁场转换器由一个多匝的线圈构 成，可以将流过导线中的电流产生的磁场加强。该磁场通过磁场偶合，由线圈旁的磁场/电 压传感器转变为采样输出电压。由于要求采样信号和输出端子之间绝缘，所以采用磁场传 感可以很好的满足这一需要。在本发明中采用的磁场/电压传感器为霍尔器件，霍尔器件 可以对交流和直流磁场都做出响应，所以本采样电路不仅可以用于交流传感采样，也可用 于直流传感采样。
权利要求
一种飞机主电源交流变换装置，包括飞机交流发电机，其特征在于，该装置由交流/直流转换电路，直流/交流转换电路，预置开关点波形发生电路，发电机励磁控制电路，输出中点形成电路，输出滤波电路和输出隔离电压采样电路收尾相接，并连接所述飞机交流发电机的闭环回路组成，其中，交流/直流转换电路将飞机发电机输出的交流电转换成脉动的直流，直流/交流转换电路通过三相桥式变换器将交流/直流转换电路产生的脉动的直流转换成为交流，三相桥式变换器的开关信号则由与直流/交流转换电路并联的预置开关点波形发生电路输送给滤波电路进行平滑整形，供给后级直流/交流换电路至中点形成电路，并输出滤波电路得到的三相功率信号，由输出隔离电压采样电路反馈到发电机励磁控制电路去控制上述飞机交流发电机的输出。
2.如权利要求1所述的飞机主电源交流变换装置，其特征在于，交流/直流转换电路由 相互串联的整流器和滤波器组成。
3.如权利要求1所述的飞机主电源交流变换装置，其特征在于，预置开关点波形发生 电路由相互串联的波形发生电路、整形放大电路和隔离驱动电路组成。
4.如权利要求1所述的飞机主电源交流变换装置，其特征在于，直流/交流转换电路由 带有逆变桥控制端子的三相逆变桥组成。
5.如权利要求1所述的飞机主电源交流变换装置，其特征在于，输出滤波电路由并联 的LC低通滤波器和EMI滤波器组成。
6.如权利要求1所述的飞机主电源交流变换装置，其特征在于，所述的中点形成电路 是由三相桥三相三线电压经三相中点形成变压器进行三线/四线的转换构成的三相四线 电路。
全文摘要
本发明提出的一种飞机主电源交流变换装置，该装置由交流/直流转换电路，直流/交流转换电路，预置开关点波形发生电路，发电机励磁控制电路，输出中点形成电路，输出滤波电路和输出隔离电压采样电路收尾相接，并连接所述飞机交流发电机的闭环回路组成。其中，交流/直流转换电路将发电机输出的交流电转换成脉动的直流，直流/交流转换电路通过三相桥式变换器将脉动直流转换成为交流，三相桥式变换器的开关信号则由与直流/交流转换电路并联的预置开关点波形发生电路输送给滤波电路进行平滑整形，供给后级直流/交流换电路至中点形成电路，并输出滤波电路得到的三相功率信号，由输出隔离电压采样电路反馈到发电机励磁控制电路去控制上述飞机交流发电机的输出。
文档编号H02P9/14GK101964623SQ201010247240
公开日2011年2月2日 申请日期2010年8月5日 优先权日2010年8月5日
发明者汤易, 陈雁 申请人:成都飞机工业集团电子科技有限公司