張大為，劉迪，李建海

（1. 海軍航空工程學院控制工程系，山東煙臺 264 001； 2. 海軍航空工程學院基礎實驗部，山東煙臺 264 001）

一種航空電源不中斷供電技術的設計與研究

張大為1，劉迪1，李建海2

（1. 海軍航空工程學院控制工程系，山東煙臺 264 001； 2. 海軍航空工程學院基礎實驗部，山東煙臺 264 001）

本文針對飛機存在的地面電源與飛機對接狀態(tài)下瞬間斷電和起動完成后由航空地面電源向機上電源供電轉換時的超差斷電問題，結合智能控制理論，最大限度采用成熟技術和利用可靠裝備，進行基于不中斷供電技術的航空地面電源改進方案研究。本文擬在對飛機電源系統(tǒng)、航空地面電源及飛機地面電源向機上電網(wǎng)供電特點分析的基礎上，深度挖掘和分析問題成因及機理，針對性強地提出現(xiàn)實可行的解決措施，以期提高航空地面電源的供電可靠性和穩(wěn)定性。

地面航空電源故障轉換供電導航調(diào)頻器機載設備

0　引言

航空電源系統(tǒng)承擔著向所有機載用電設備提供穩(wěn)定、可靠、安全和不間斷供電的任務。它可以作為飛行控制、通信導航、武器裝備等系統(tǒng)的唯一電源。航空電源供電系統(tǒng)的優(yōu)劣和可靠性對飛機完成作戰(zhàn)任務和保障飛行過程的安全具有不可替代的作用。航空地面電源是飛機地面保障的重要設備，它的主要作用是檢查飛機地面上起動情況和機載設備的通電情況。飛機供電系統(tǒng)主要包含有三種工作狀態(tài)：正常工作狀態(tài)、非正常工作狀態(tài)和應急工作狀態(tài)。不同的工作狀態(tài)之間可以相互轉換，轉換的過程主要分為轉換工作和保護工作兩部分。其中，轉換工作是指在正常工作狀態(tài)下供電電源的轉換，這個過程由工作指令系統(tǒng)控制，是轉換工作的重要組成部分。不中斷供電是一種新的供電模式，以往造成供電中斷主要是由兩個原因引起的，一個是由于供電系統(tǒng)短路引起的，另一個是由于電源之間相互轉換引起的。電源之間的轉換包括飛機上主電源之間的轉換，主電源與應急電源之間的轉換，地面電源向飛機上電源的轉換。地面電源與飛機上主電源之間轉換屬于正常轉換，如果一臺主發(fā)電機發(fā)生故障而引起的斷電屬于故障轉換，供電系統(tǒng)通過控制程序使該發(fā)電機退出工作狀態(tài)，由其他正常的發(fā)電機代替供電。在航空電源供電系統(tǒng)中，電源轉換過程中供電中斷的發(fā)生主要是因為供電系統(tǒng)電路中的繼電器需要一定的動作時間，電壓衰減也需要一定的時間［1］。

1　國內(nèi)外發(fā)展概況

隨著航空航天技術的不斷發(fā)展，機載用電設備對航空電源供電系統(tǒng)的依賴性越來越強，現(xiàn)代化的通信設備、導航定位系統(tǒng)、雷達系統(tǒng)和飛機控制系統(tǒng)等各種機載電子設備不斷裝備飛機，這要求航空供電系統(tǒng)要提供穩(wěn)定可靠、性能優(yōu)良的電源。機載電子設備對航空供電電源的穩(wěn)定性、精度、持久性、可靠性等技術指標都有嚴格的要求。短時間的供電中斷都可能使飛機上的電子設備失效，從而影響到與它相關的其他用電設備，給整個飛機帶來安全隱患，危及飛行安全。對于航空電源供電系統(tǒng)的不中斷供電，控制程序比較復雜。如果需要由地面電源供電向航空電源供電轉換時，地面電源控制裝置會向飛機的發(fā)電機控制裝置發(fā)送一個信號，實現(xiàn)飛機發(fā)電機與地面電源的輸出頻率同步。交流發(fā)電機的并聯(lián)可以解決飛機用電設備的供電，但尚未完全解決不中斷供電的問題［2-3］。

2　方案設計

在飛機起動過程中瞬間斷電問題成因的基礎上，結合智能控制理論和魯棒控制理論，運用地面供電電源與航空電源供電轉換的同步控制技術，實現(xiàn)地面電源向航空電源供電系統(tǒng)的轉換［4-5］。同步控制技術可以降低電源轉換過程中暫態(tài)過程的過電壓和過電流，從而提高航空電源系統(tǒng)和機載用電設備的壽命。航空地面電源供電設備以飛機總線控制計算機為核心，該計算機的工作性能很強，在惡劣環(huán)境中的穩(wěn)定性和適應性都很好。計算機的邏輯處理電路、接口電路、傳感器均采用高科技高性能的器件。用來實施對飛機供電系統(tǒng)的控制。通過傳感器將數(shù)據(jù)信息采集過來，經(jīng)過計算機處理數(shù)據(jù)，根據(jù)檢測到的信號參數(shù)的各種指標來判斷航空供電電源性能的好壞以及產(chǎn)生故障的原因［6-7］。系統(tǒng)原理如圖1所示。

3　軟件設計及流程

圖1　多傳感器計程儀組成

航空地面電源供電設備采用了兼有高級程序設計功能和低級匯編語言功能的C++語言，為了-能準確的顯示傳感器所測量到的結果，軟件使用VC語言進行編寫，編寫后的界面可以實時監(jiān)控測量結果，使程序?qū)崿F(xiàn)模塊化設計。在軟件系統(tǒng)中設計了獨立的數(shù)據(jù)采集模塊和獨立的故障診斷模塊。數(shù)據(jù)采集模塊包括：數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理。故障診斷模塊是對航空電源系統(tǒng)出現(xiàn)的常見故障做出實時正確的診斷，并及時找出故障原因和排除故障。具體的程序流程圖如圖2所示。

圖程序流程圖2

4　結論

在航空電源轉換過程中，特別是保護工作過程出現(xiàn)供電中斷是不可避免的，而不中斷供電也僅能在電源正常工作時實現(xiàn)，對全電飛機和多電飛機的設計提出了挑戰(zhàn)。本文結合智能控制理論，最大限度采用成熟技術和利用可靠裝備，進行基于不中斷供電技術的航空地面電源改進方案研究。通過對地面電源的技術改進，實現(xiàn)地面電源向航空電源系統(tǒng)供電的無縫轉換，提高了航空電源的供電可靠性。

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Design and Research of Uninterrupted Power Supply Technology for a Kind of Aviation Ground Power Supply

Zhang Dawei1，Liu Di1，Li Jianhai2
（1.Department of Control Engineering，Naval Aeronautical and Astronautical University，Yantai 264001，Shandong，China；2. Department of Basic Experiment，Naval Aeronautical and Astronautical University，Yantai 264001，Shandong，China）

Aimed at badly off_power problems in the instantaneous starting process of the aviation ground power supply in the docking for the aircraft and in the transformation process from the aviation ground power supplyto the aircraft power supply after the starting completion. Combining intelligent control theory, uses of mature technology and reliable equipment are maximized. The improvement of the aviation ground power supply based on technology of uninterrupted power supply is done, the causes and mechanism of the aircraft power supply and the aviation ground power supply for the aircraft based on the analysis of the characteristics of power supply are deeply excavated and analyzed. Practical and feasible solutions are put forward, in order to enhance the reliability and stability of the aviation ground power supply.

aviation ground power supply; fault transformation; power supply; navigation; frequency modulator; airborne equipment

TP273

A

1003-4862（2015）09-0006-02

2015-04-09

張大為 （1979-），男，講師。研究方向： 電氣工程及其自動化。