一种适应中频电网供电的直升机270V航空保障电源及系统的制作方法

本发明属于电源设计，尤其涉及一种适应中频电网供电的直升机270v航空保障电源及系统。

背景技术：

1、直流270v航空保障电源是新一代直升机航空电源保障必须的地面/舰面保障设备，为飞机地面/舰面通电检查、飞机检修及发动机起动提供大功率270v直流电。

2、目前，直流270v航空保障电源大多采用发电机提供电能，通过传统发电机整流270v电源电路，见图1，得到270v电压。发电机输出波形为准正弦波，由于电源的输出目标是稳定的270直流电，因此，对输入的交流电压要求不高，整流电路的谐波电流对交流电网的影响可以不考虑。采用发电机供电的270v保障电源由于体积比较大，不适合大量配置给舰面的直升机航空供电保障系统。对于舰船390v/400hz供电场合，电网除了给直流270v保障电源供电，还给其它中频负载供电，特别是舰船400hz电网容量小直流电源容量大的情况下，整流电路对电网的谐波污染影响不可忽略。根据舰船供电系统对ii型供电系统的电能质量规定，390v/400hz供电网络的谐波总畸变率和单次谐波含量不超过5％和3％。由于电网基波频率高、电网线路感抗大，在工频整流中常用的12脉波整流电路在中频400hz电网中已经不能适用，更高阶的多脉波整流结构复杂且不具备调压和抗短路保护功能。

3、因此，亟需提出一种400hz电网供电输入的直升机270v直流保障电源。

技术实现思路

1、为了解决相关技术中因电网基波频率高、电网线路感抗大，在工频整流中常用的12脉波整流电路在中频400hz电网中已经不能适用的问题，本发明提出一种能够适应舰用400hz电网供电的直升机270v航空保障电源及系统，在给直升飞机提供大功率容量270v供电保障的同时，减小电源设备对中频电网的污染，不影响中频电网中其它用电设备工作与使用。所述技术方案如下：

2、第一方面，提供一种适应中频电网供电的直升机270v航空保障电源，包括：依次连接的变压器、正弦波整流电路、调压限流电路，

3、其中，变压器用于降压隔离，其输入连接至中频供电电网，输出连接至正弦波整流电路；

4、正弦波整流电路，用于降低直流270v航空保障电源对中频供电电网的谐波影响；

5、调压限流电路，用于输出电压的快速调节和输出短路保护，提高电源的输出性能和供电可靠性。

6、其中，正弦波整流电路包括：第一滤波电路和第一电压源型变换器vsc，

7、第一滤波电路用于滤除第一电压源型变换器vsc电路中谐波电流，使得流过变压器的电流正弦化，其输入连接至前级变压器的输出；

8、第一电压源型变换器vsc用于pwm整流得到直流母线电压，第一电压源型变换器vsc的输入连接至滤波器组成的第一滤波电路，第一电压源型变换器vsc的输出侧接有母线电容。

9、其中，调压限流电路包括：第二电压源型变换器vsc和第二滤波电路，

10、第二电压源型变换器vsc的输入连接在第一电压源型变换器vsc输出母线电容上，用于从直流母线处pwm斩波调压，得到平均值可调节的pwm电压波形，最终调节输出电压和实现负载短路保护；

11、第二滤波电路的输入连接至第二电压源型变换器vsc的输出，用于滤除第二电压源型变换器vsc的输出电压纹波，获得稳定的直流270v输出电压。

12、其中，第一滤波电路由滤波电感l1、滤波电容c1、电阻r2和变换器侧滤波电感l2组成，其中，电阻r2串接在滤波电容支路上；滤波电感l1、滤波电容c1和变换器侧滤波电感l2组成三阶滤波电路；

13、第一电压源型变换器vsc包括功率管v1～v6和输出母线电容c3，功率管上下组成桥臂，其中点与第一滤波电路的变换器侧滤波电感l2相连，整流出来的正和负极与输出电容c3相连。

14、进一步地，所述正弦波整流电路还包括：第一控制电路ctl和预充电电路，

15、其中，第一控制电路ctl通过输入电压uacs反馈信号线与正弦波整流电路的输入连接，通过整流电流iacs反馈信号线与变换器侧滤波电感l2相连，通过母线电压vdcs反馈信号线与输出母线电容c3相连，第一控制电路ctl的输出端与功率管v1～v6相连；

16、预充电电路由开关ka1、开关ka2和电阻r1组成，所述预充电电路的开关ka2和电阻r1串联后与开关ka1再并联，预充电电路的输入即正弦波整流电路的输入，预充电电路的输出与第一滤波电路的输入相连。

17、可选地，第二电压源型变换器vsc由功率管v7～v12组成，

18、其中，v7和v8组成单相桥，桥臂的正负与输出母线电容c3两端相连，桥臂中点与第二滤波电路的输入相连；

19、可选地，第二滤波电路由三相滤波电感l4和滤波电容c4组成，

20、其中，三相滤波电感l4的输出并接于滤波电容c4的+端，滤波电容c4的-端与第二电压源型变换器vsc的桥臂负端相连。

21、进一步地，调压限流电路还包括：第二控制电路ctl和输出接触器ko，

22、其中，第二控制电路ctl通过直流电压vdcs2反馈信号线与输出母线电容c3相连，通过电感电流ils反馈信号线与三相滤波电感l4相连，通过输出电压vos反馈信号线与输出滤波电容相连，第二控制电路ctl的输出驱动信号qd2与功率管v7～v12相连；输出接触器ko连接于滤波电容c4和输出的+极之间。

23、其中，变压器输入输出绕组的连接方式是星型或三角形。

24、第二方面，提供一种适应中频电网供电的直升机270v航空保障系统，包括第一方面任一所述的适应中频电网供电的直升机270v航空保障电源，以及中频供电电网，

25、所述适应中频电网供电的直升机270v航空保障电源的变压器的输入连接至中频供电电网，输出连接至正弦波整流电路；

26、正弦波整流电路，用于降低直流270v航空保障电源对中频供电电网的谐波影响；

27、调压限流电路，用于输出电压的快速调节和输出短路保护，获得稳定的直流270v输出电压。

28、通过本发明，能实现中频供电电网下的大功率270v电源变换，可向直升机提供270v直流电，同时实现输入电流的正弦化，降低对中频供电电网的影响。

技术特征：

1.一种适应中频电网供电的直升机270v航空保障电源，其特征在于，包括：依次连接的变压器、正弦波整流电路和调压限流电路，

2.根据权利要求1所述的适应中频电网供电的直升机270v航空保障电源，其特征在于，正弦波整流电路包括：第一滤波电路和第一电压源型变换器vsc，

3.根据权利要求2所述的适应中频电网供电的直升机270v航空保障电源，其特征在于，调压限流电路包括：第二电压源型变换器vsc和第二滤波电路，

4.根据权利要求2所述的适应中频电网供电的直升机270v航空保障电源，其特征在于，第一滤波电路由滤波电感l1、滤波电容c1、电阻r2和变换器侧滤波电感l2组成，其中，电阻r2串接在滤波电容支路上；滤波电感l1、滤波电容c1和变换器侧滤波电感l2组成三阶滤波电路；

5.根据权利要求4所述的适应中频电网供电的直升机270v航空保障电源，其特征在于，所述正弦波整流电路还包括：第一控制电路ctl和预充电电路，

6.根据权利要求4所述的适应中频电网供电的直升机270v航空保障电源，其特征在于，第二电压源型变换器vsc由功率管v7～v12组成，

7.根据权利要求6所述的适应中频电网供电的直升机270v航空保障电源，其特征在于，第二滤波电路由三相滤波电感l4和滤波电容c4组成，

8.根据权利要求7所述的适应中频电网供电的直升机270v航空保障电源，其特征在于，调压限流电路还包括：第二控制电路ctl和输出接触器ko，

9.根据权利要求1所述的适应中频电网供电的直升机270v航空保障电源，其特征在于，

10.一种适应中频电网供电的直升机270v航空保障系统，其特征在于，包括权利要求1至9任一所述的适应中频电网供电的直升机270v航空保障电源，以及中频供电电网，

技术总结
本申请提供一种适应中频电网供电的直升机270V航空保障电源及系统，属于电源设计技术领域，该适应中频电网供电的直升机270V航空保障电源，包括：依次连接的变压器、正弦波整流电路和调压限流电路，变压器用于降压隔离，其输入连接至中频供电电网，输出连接至正弦波整流电路；正弦波整流电路用于降低直流270V航空保障电源对中频供电电网的谐波影响；调压限流电路用于输出电压的快速调节和输出短路保护，获得稳定的直流270V输出电压；通过本发明，能实现中频供电电网下的大功率270V电源变换，可向直升机提供270V直流电，同时可实现输入电流的正弦化，降低对中频供电电网的影响。

技术研发人员：吕茗,韩佔运,王紫嫣,窦海学,许爱国
受保护的技术使用者：中国直升机设计研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17