孫國文，趙徐成，季嘉偉

（空軍勤務學院航空四站系，江蘇 徐州221000）

270V直流直線供電系統(tǒng)設計與仿真

孫國文，趙徐成，季嘉偉

（空軍勤務學院航空四站系，江蘇 徐州221000）

針對多電飛機需要270V直流的外部電源保障，介紹了270V直流直線供電系統(tǒng)的整流部分和DC/DC部分；設計了270V直線供電系統(tǒng)的具體電路，仿真了270V直線供電系統(tǒng)電路；通過對仿真結果的分析，得出了270V直流直線供電系統(tǒng)設計合理的結論。

直線供電系統(tǒng)；設計；仿真

飛機在起飛前需要外部電源保障，航空地面電源車是傳統(tǒng)的飛機外部電源保障方式。不過隨著機場基礎設施的建設完善及電力技術的發(fā)展，飛機外部電源保障的發(fā)展趨勢將逐漸變?yōu)橐灾本€供電系統(tǒng)保障為主，以航空地面電源車保障為輔。直線供電系統(tǒng)是采用靜變電源給停機坪上的飛機供電的一整套供電系統(tǒng)，其基本原理是先將50 Hz的市電經過整流變成直流電，再通過半導體器件，利用逆變技術將其轉換為高頻方波交流，再經過整流轉換為飛機需要的電源。直線供電系統(tǒng)具有無污染、低成本、高效率的優(yōu)點。直線供電系統(tǒng)需要符合GJB572A-2006《飛機外部電源供電特性及一般要求》。本文主要研究多電飛機需要的270 V直流直線供電系統(tǒng)[1]，該系統(tǒng)主要分為兩個部分：市電整流系統(tǒng)部分和DC/DC系統(tǒng)部分。

1 整流系統(tǒng)

270 V直流直線供電系統(tǒng)的市電整流部分采用的電路如圖1所示，為改進后3個單相APFC輸出端直接并聯的三相APFC電路[2]。在輸入交流側并聯了三個濾波電容CA、CB、CC，構造的中性點，讓各相電流和電壓的相位基本相同，輸入功率因數較高，增加的電感 La1、Lb2和二極管 Da2、Db2，初步消除了相間的電流耦合。

圖1 改進后的三相三線APFC電路

2 DC/DC系統(tǒng)

圖2是移相全橋ZVS變換器的主電路拓撲[3]。此電路與普通的全橋電路相比，有以下不同之處：個功率開關管分別并聯一個諧振電容C1～C4，其中，C1=C2，C3=C4；在變壓器原邊側回路即兩橋臂之間，串聯了一個諧振電感Lr和一個隔直電容Cb.

圖2 移相全橋ZVS變換器的主電路拓撲

諧振電感Lr和諧振電容C1～C4共同作用，產生諧振，使功率開關管在導通時刻，兩端的電壓為0，實現零電壓導通；諧振同樣使功率開關管在關斷時刻，兩端的電壓為0，實現零電壓關斷。這種開關方式叫做零電壓開關（ZVS），屬于軟開關電路。

隔直電容Cb的作用為：如果功率開關管Q1、Q4和Q2、Q3導通的時間并不對稱，那么逆變產生的交流電壓中會包含直流分量，變壓器原邊側會積累很大的直流分量，進而造成變壓器磁路飽和，隔直電容Cb可以阻斷直流電流分量。

3 270V直流直線供電系統(tǒng)仿真

本文采用的是MATLAB軟件中的Simulink平臺來進行仿真分析。MATLAB是一款集工程計算、圖形繪制、系統(tǒng)設計為一體的仿真軟件。Simulink是MATLAB的一個附加組件，能夠實現動態(tài)系統(tǒng)建模與仿真的環(huán)境集成。

根據電路數據，確定仿真參數。仿真時間為0.2 s；仿真方式：間隔采樣時間為1 e～6 s；APFC電路中電感值為2 e～3 H；APFC電路中電容值為400 e～4 F；APFC電路中電阻值為1 Ω；輸出整流電路中電感值為1 e～3 H；輸出整流電路中電容值為1 e～6 F；輸出整流電路中電阻值為1 Ω.搭建好的270 V直流直線供電系統(tǒng)電路模型[4]，如圖3所示。

圖3270 V直流直線供電系統(tǒng)電路模型

在Simulink平臺上運行上述的270 V直流直線供電系統(tǒng)電路模型，得出270 V直流直線供電系統(tǒng)最終輸出的電壓波形，如圖4所示?？梢钥吹诫妷悍€(wěn)定在270 V，滿足GJB572A-2006《飛機外部電源供電特性及一般要求》中關于270 V輸出的規(guī)定。

圖4270 V直流直線供電系統(tǒng)最終輸出電壓波形

4 結束語

本文介紹了多電飛機外部電源所需要的270 V直流直線供電系統(tǒng)，對整流部分和DC/DC部分進行了分析，對系統(tǒng)進行仿真，從結果看出此系統(tǒng)設計合理，能夠滿足飛機外部電源需求。

[1]陳 偉.基于多電飛機的先進供電技術研究[J].飛機設計，2006，27（04）：64-68.

[2]陳雙全.一種單相合成三相APFC拓撲的研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學，2011.

[3]李順毅.75 kW移相全橋ZVS DC/DC變換器的設計[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學，2015.

[4]孫宇帆.MATLAB/SIMULINK電力系統(tǒng)仿真方法[J].一重技術，2006，55（06）：74-77.

Design and Simulation of 270V DC Linear Power Supply System

SUN Guo-wen，ZHAO Xu-cheng，JI Jia-wei
（ Air Force Service Station，Xuzhou Four，Xuzhou Jiangsu 221000，China）

In view of the need of 270 V DC external power supply for multi electric aircraft，this paper introduces the rectifier part and DC/DC part of 270 V DC line power supply system.The specific circuit of 270V linear power supply system is designed，and the circuit of 270 V linear power supply system is simulated.Through the analysis of the simulation results，the conclusion is drawn that the design of 270 V DC linear power supply system is reasonable.

linear power supply system；design；simulation

TM133

A

1672-545X（2017）09-0026-03

2017-06-23

孫國文（1993-），男，四川威遠人，在讀碩士研究生，研究方向：航空四站保障技術與信息化。