一种自动收放电缆的飞机地面静变电源的制作方法

本实用新型涉及一种飞机地面静变电源，具体地说是一种自动收放电缆的飞机地面静变电源。

背景技术：

飞机在进行定检、排故等工作时，需要从地面向飞机提供静变电源。传统飞机地面静变电源不具有电缆收放功能，飞机检修使用时，20-30米的电缆（重量达数百公斤）通过人力拖拽至飞机处为飞机供电，用毕将其卷收在电源附近。

现有的将电缆放置在折线管中，通过万向轮减小移动时与地面的摩擦，虽然降低了使用时的工作难度，但是，仍然存在占用空间大、使用不方便的弊端；

或者采用将电源设备及电缆收放装置挂载在乘客登机桥下以解决电缆收放问题，但是，大多数的电源设备与电缆收放装置形状差异性较大，从而造成占用的登机桥下面大量空间、笨重、线束多且裸露，降低电缆的使用寿命的弊端；

现有的电缆收放及电源一体的设备，虽然降低了电缆收放的部分难度，但不仅同时造成了电源或电缆收放装置难以维护、难以更换的问题，内部采用电缆卷绕方式实现电气连接，需要每月进行检查、维护，定期更换卷绕电缆以防止安全事故，从而大幅度增加了检修人员的工作量；

并且存在如下弊端：1、整体体积大，占用空间且增加廊桥载荷；2、对特殊情况的应对能力较弱，如果静变电源控制器失效，会造成廊桥电缆收放装置的电缆无法回收；3、控制器的可靠性差。

技术实现要素：

传统飞机地面静变电源具有无电缆收放装置，或具有电缆收放装置的设备难维修，难维护的问题。本实用新型的技术任务是针对以上不足之处，提供了一种自动收放电缆的飞机地面静变电源。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自动收放电缆的飞机地面静变电源，包括静变电源模块、电缆收放模块和集中控制模块；

所述的静变电源模块，用于向飞机提供所需的多相交流电源或者直流电源；

所述的电缆收放模块,用于控制电缆的卷入和卷出；

所述的集中控制模块，用于对所述静变电源模块状态监控和操作控制，以及对所述的电缆收放模块操作控制。

进一步的，优选的结构为，所述的静变电源模块包括依次连接的整流模块、变换模块、变压输出模块，所述的整流模块连接三相交流电源；

所述的电缆收放模块，包括盘卷有电缆的电缆辊筒、向所述电缆辊筒提供动力的电机以及继电器控制电路，其中，所述的电缆的一端与所述的变压输出模块相连接，所述的电缆的另一端配置有航空插头；

包括集中控制模块，包括集中控制板，集中控制板上配置有通信接口、显示屏和操作按钮，通信接口用于采集静变电源模块信息，显示屏用于显示通信接口采集的信息，操作按钮用于控制静变模块的开启和关闭、电缆收放模块中电缆的卷入和卷出。

进一步的，优选的结构为，所述的继电器控制电路包括相互并联的卷出电缆控制支路、卷入电缆控制支路、电机正转控制支路和电机反转控制支路，其中，

所述的卷出电缆控制支路为依次串联的继电器K2常闭触点、继电器K3常开触点、继电器K1线圈、限位开关S1；

所述的卷入电缆控制支路为依次串联的继电器K1常闭触点、继电器K4常开触点、继电器K2线圈、限位开关S2；

所述电机正转控制支路为继电器K1常开触点、继电器Km1线圈相串联；

所述电机反转控制支路为互锁继电器K2常开触点、继电器Km2线圈相串联。

进一步的，优选的结构为，若所述的静变电源模块采用中频静变电源，则所述静变电源模块的控制方式采用三相SPWM方式，所述静变电源模块的控制器件为FPGA器件；

其中所述变换模块为逆变模块，所述的逆变模块包括12个功率开关器件，12个功率开关器件构成三相H桥拓扑结构，其中，

所述三相H桥拓扑结构与变压输出模块的三个中频变压器相连接，其中每相H桥的输出对应连接一个中频变压器的原边线圈的两端，三个中频变压器的副边的同名端分别经过滤波电感作为三个电压输出端，三个中频变压器的副边的另外三个端子连接在一起作为输出的中线，三个电压输出端与中线连接电缆的始端。

进一步的，优选的结构为，若所述的静变电源模块为直流静变电源，则所述静变电源模块的控制方式采用PWM方式，所述静变电源模块的控制器件为FPGA器件，其中所述变换模块为DC-DC变换模块；

所述的DC-DC变换模块包括6个功率开关器件，6个功率开关器件构成三相拓扑结构，其中，

三相桥臂的输出端与变压输出模块的三个变压器相连接，其中三相桥臂的输出端分别连接三个变压器原边组成的三角形端点，每个变压器的副边分别由两个线圈串联，三个变压器副边的中点连接在一起作为电压输出端的负极，每个变压器副边的两个顶端分别连接一个整流二极管的正端，6个整流二极管的负端连接在一起经过滤波电感作为电压输出端的正极，电压输出端的正负极通过输出接触器连接电缆的始端，电压输出端的正、负极之间接有滤波电容。

进一步的，优选的结构为，所述的功率开关器件包括一个全控器件、一个反并联二极管和一个谐振电容。

进一步的，优选的结构为，所述的静变电源模块内设置有散热风扇。

进一步的，优选的结构为，所述的静变电源模块与所述电缆收放模块通过螺栓总成为一体，并在两模块之间配置防水条。

进一步的，优选的结构为，所述的电缆辊筒采用水平转动轴，电缆辊筒外周周向配置有多个限位转动轴；所述的整流模块通过输入空气开关连接三相交流电源。

进一步的，优选的结构为，所述三个电压输出端与中线之间均接有滤波电容，三个电压输出端与中线通过输出接触器连接电缆始端。

本实用新型的一种自动收放电缆的飞机地面静变电源和现有技术相比，具有的有益效果如下：

1、本实用新型减小了装置的整体体积与重量，从而减小了廊桥的占用空间，降低了廊桥的载荷；

2、采用了继电器控制，增强了机场特殊情况下的应对能力，即使在静变电源控制器失效的情况下，也能够完成自主收放电缆，从而避免了静变电源控制器失效后，电缆无法回收影响现场作业的情况的发生；

3、静变电源与电缆收放的各自独立控制，静变电源采用主控制器控制，而电缆收放装置采用继电器控制，两种控制方式互不干扰，从而提高了控制器的整体可靠性；

4、静变电源模块与电缆收放模块既采用了模块化设计方案，即飞机地面静变电源与电缆收放装置在结构上均独立设计，而在使用时，两个功能模块又能够组合、总成为一体，在装配过程中可一次性吊装完毕，简化装配流程；同时达到体积最优、维护方便、可靠性高的目的；

5、静变电源模块可以实现为中频静变电源模块可为飞机提供115V/400Hz中频电或者为直流静变电源模块可为飞机提供28V直流电，以满足各型飞机的供电需求。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

附图1为一种自动收放电缆的飞机地面静变电源的结构示意图；

附图2为中频静变电源模块主电路原理图；

附图3为直流静变电源模块主电路原理图；

附图4为电缆收放模块结构示意图；

附图5为电缆收放模块控制逻辑图；

附图6为功率开关器件器件示意图；

附图7为集中控制模块结构示意图；

附图8为本实用新型实施例一的连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1：

如附图1、附图8所示，一种模块化飞机地面静变电源，包括静变电源模块M1、电缆收放模块M2、集中控制模块M3；静变电源模块M1与电缆收放模块M2通过螺栓总成紧固为一个整体，并在两模块间使用防水条实现密封。在设备装配过程中，静变电源模块与电缆收放模块可一次性吊装完毕，无需多次吊装。两模块间通过防水条实现密封，使得两个模块间不会造成渗水现象。

如附图3、附图6所示，静变电源模块M1为中频静变电源，包括依次连接的整流模块10，逆变模块11、变压输出模块；整流模块通过输入空气开关133接至三相交流电源；

中频飞机地面静变电源控制方式采用三相SPWM方式，采用了FPGA器件作为三相中频静变电源的核心控制器件。谐波控制采用数字并联型重复控制系统，专利名为：基于FPGA实现的并联型重复控制系统（申请号为：201110456440.4），揭示了此控制器工作原理。

其中逆变模块包括构成三相H桥拓扑结构的12个功率开关器件VT，三相H桥拓扑结构连接变压输出模块的三个中频变压器T1、T2、T3，每相H桥的输出对应连接1个中频变压器原边线圈的两端，三个中频变压器的副边的同名端分别经滤波电感Lao、Lbo、Lco作为电压输出端A、B、C，三个中频变压器的副边另外三个端子连接在一起作为输出的中线N，三个电压输出端A、B、C与 中线N之间均接有滤波电容；三个电压输出端A、B、C与 中线N通过输出接触器132接至电缆收放模块M2中电缆201的始端。

所述的功率开关器件VT包括1个全控器件V、1个反并联二极管Vd和一个谐振电容Vc。所述的静变电源模块M1内设置有散热风扇。工作时，整流模块、逆变模块、变压器等均有较大功率的发热，通过散热风扇进行强制风冷散热。

如附图4、附图5所示，电缆收放模块M2包括电缆辊筒202、电缆201盘卷在电缆辊筒202上、为电缆辊筒202提供动力的交流电机203以及继电器控制电路221；其中电缆201始端与静变电源模块M1的变压输出模块连接；电缆201末端设置有航空插头P1；所述的电缆辊筒202采用水平转动轴，电缆201整齐排列在电缆辊筒202上，电缆辊筒外周周向设有多个限位转动轴227。限位转动轴227将电缆201紧紧限制在电缆辊筒202上，以确保电缆201排列整齐。

所述的电缆收放模块M2通过控制电路221实现电缆201的卷入和卷出；所述的控制电路包括相互并联的卷出电缆控制支路、卷入电缆控制支路、电机正转控制支路、电机反转控制支路；其中卷出电缆控制支路为互锁继电器K2常闭触点、继电器K3常开触点、互锁继电器K1线圈、卷出电缆限位开关S1的串联支路；卷入电缆控制支路为互锁继电器K1常闭触点、继电器K4常开触点、互锁继电器K2线圈、卷入电缆限位开关S2的串联支路；电机正转控制支路为互锁继电器K1常开触点、电机正转继电器Km1线圈的串联支路；电机反转控制支路为互锁继电器K2常开触点、电机反转继电器Km2线圈的串联支路。

如附图7所示，所述的集中控制模块M3包括集中控制板X10，集中控制板上设有用于采集静变电源模块M1与电缆收放模块M2信息的通信接口、用于显示所采集信息的集中显示屏302、用于控制地面静变电源模块M1的启动按钮sd1与停止按钮sd2、用于控制电缆收放模块M2的电缆卷入按钮sd3、电缆卷出按钮sd4。

实施例2

一种模块化飞机地面静变电源，如附图1所示，包括静变电源模块M1、电缆收放模块M2、集中控制模块M3；静变电源模块、电缆收放模块、集中控制模块互为独立箱体，且能够独立完成相关功能。

如附图3、附图6所示，静变电源模块M1为直流静变电源模块，包括依次连接的整流模块，DC-DC变换模块、变压输出模块；整流模块通过输入空气开关133接至三相交流电源；直流飞机地面静变电源控制方式采用PWM方式，采用了FPGA器件作为直流静变电源的核心控制器件。经过滤波电路后，得到高质量的大功率直流输出电压。

集中控制模块可通过RS485通信实现对静变电源模块M1的状态监控，以及对电缆收放模块M2操作控制。

集中控制模块可通过RS485通信实现对静变电源模块的状态监控以及操作控制，此外，各个控制按钮均设置有相应的功能指示灯。

其中DC-DC变换模块包括构成三相桥拓扑结构的6个功率开关器件VT，三相桥臂的输出端分别连接变压输出模块的三个变压器原边组成的三角形端点上，每个变压器副边分别由两个线圈串联，三个变压器副边的中点连接在一起作为输出电压的负极；每个变压器副边的两个顶端分别连接一个整流二极管的正端，所有的6个整流二极管的负端连接在一起经滤波电感Lo作为输出电压的正极；输出电压的正、负极之间接有输出滤波电容；输出电压的正、负极通过输出接触器132接至电缆收放模块M2中电缆201的始端。

所述的功率开关器件VT包括1个全控器件V、1个反并联二极管Vd和一个谐振电容Vc。所述的静变电源模块M1内设置有散热风扇。工作时，整流模块、DC-DC变换模块、变压器等均有较大功率的发热，通过散热风扇进行强制风冷散热。

如附图4、附图5所示，电缆收放模块M2包括盘卷有电缆201的电缆辊筒202、为电缆辊筒202提供动力的电机203以及继电器控制电路；其中电缆201始端与静变电源模块M1输出连接；电缆201末端设置有航空插头P1；所述的电缆辊筒202采用水平转动轴，电缆201整齐排列在电缆辊筒202上，电缆辊筒外周周向设有多个限位转动轴227。

所述的电缆收放模块M2通过控制电路实现电缆201的卷入和卷出；所述的控制电路包括相互并联的卷出电缆控制支路、卷入电缆控制支路、电机正转控制支路、电机反转控制支路；其中卷出电缆控制支路为互锁继电器K2常闭触点、继电器K3常开触点、互锁继电器K1线圈、卷出电缆限位开关S1的串联支路；卷入电缆控制支路为互锁继电器K1常闭触点、继电器K4常开触点、互锁继电器K2线圈、卷入电缆限位开关S2的串联支路；电机正转控制支路为互锁继电器K1常开触点、电机正转继电器Km1线圈的串联支路；电机反转控制支路为互锁继电器K2常开触点、电机反转继电器Km2线圈的串联支路。

如附图7所示，所述的集中控制模块M3包括集中控制板X10，集中控制板上设有用于采集静变电源模块M1信息的通信接口、用于显示所采集信息的集中显示屏302、用于控制地面静变电源模块M1的启动按钮sd1与停止按钮sd2、用于控制电缆收放模块M2的电缆卷入按钮sd3、电缆卷出按钮sd4。

本实用新型的工作过程：

继电器K1、K2形成互锁电路，即继电器K1工作时，继电器K2无法通电，或者继电器K2工作时，继电器K1无法通电，两个继电器在同一时刻最多仅有一个继电器动作。常闭微动开关S1、S2分别为卷出电缆限位开关、卷入电缆限位开关。

电缆收放模块工作时，电缆收放装置控制模块的电机正转继电器Km1或电机反转继电器Km2闭合后，交流电机转动，带动电缆辊筒转动，使得盘卷在电缆辊筒上的电缆卷出或卷入。

电缆收放模块卷出电缆过程：继电器K3动作，继电器K3常开触点闭合，电缆未全部卷出时，卷出电缆限位开关S1处于闭合状态，继电器K1线圈得电，继电器K1常闭触点断开，切断继电器K2线圈供电通路，同时继电器K1常开触点闭合，电机正转继电器Km1动作。电机正转，电缆卷出。若电缆全部卷出，触发卷出电缆限位开关S1断开，继电器K1、电机正转继电器Km1动作结束，电机停转，电缆停止卷出。

电缆收放模块卷入电缆过程：继电器K4动作，继电器K4常开触点闭合，电缆未全部卷入时，卷入电缆限位开关S2处于闭合状态，继电器K2线圈得电，继电器K2常闭触点断开，切断继电器K1线圈供电通路，同时继电器K2常开触点闭合，电机反转继电器Km2动作。电机反转，电缆卷入。若电缆全部卷入，触发卷入电缆限位开关S2断开，继电器K2、电机反转继电器Km2动作结束，电机停转，电缆停止卷入。

静变电源模块为中频静变电源模块可为飞机提供115V/400Hz中频电或者为直流静变电源模块可为飞机提供28V直流电。静变电源设计中，均设计了较大过载能力。交流飞机地面静变电源与直流飞机地面静变电源均具有三倍或四倍的过载能力，以满足各型飞机的大功率带载和启动需求。若静变电源模块采用400hz中频飞机地面静变电源，配合相应的400Hz中频航空插头，即可为绝大多数的民用客机实现地面供电。此时，模块化飞机地面静变电源系统具有与飞机相互匹配的EF连锁供电信号，以及不中断电力传输（NBPT）等功能。若静变电源模块采用28V直流飞机地面静变电源，配合相应的28V航空插头，即可绝大多数的公务机、直升机实现地面供电。

本实用新型的静变电源设计需达到小体积，高功率密度，同时外形兼容电缆收放装置。静变电源模块与电缆收放模块安装或使用时可以结合在一起，优化了体积，降低了重量，提高了整洁度。在维护时，又能独立拆装，独立更换，独立打开相应模块内部，提高了工作维护便捷，降低了维护成本。

本实用新型飞机地面静变电源具有体积小，空间小，功率密度高的特点；静变电源过载能力强，均可达到三倍或四倍的过载能力；静变电源模块与收放装置模块间的连接电缆，存放在机箱内部，增加其可靠性、耐久性；与一体式设备相比，具有功能模块独立工作、独立更换、方便维护等特点。

通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本实用新型。但是应当理解，本实用新型并不限于上述的几种具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。