一种控制和保护双发飞机电源系统的实现方法

技术领域

本发明涉及飞机供电控制领域，具体涉及一种控制和保护双发飞机电源系统的实现方法。

背景技术

通常通航双发飞机的两个发动机各配有一台发电机(起动发电机)，由这两台发电机并联向飞机电网供电。随着当前飞机向着全电和多电发展，电源系统对飞机安全起到越来越重要的作用，这就需要合理的对飞机电源系统进行控制和保护，使飞机的电源系统更加安全可靠。

现有技术中通航双发飞机电源系统控制保护主要通过以下两种方案实现：

方案一(低配)：双发并联配电形式，左、右发电机汇流条通过限流器、可控硅和断路器保护分别向双馈汇流条供电，如：空中国王200飞机；其缺点是：没有自动减载和手动一键减载功能；当两个发电机均失效时，若此时飞行员没有及时察觉，在大功率用电负载(如电除冰)工作的情况下，作为应急电源的蓄电池会很快耗尽，就无法保证在双发电机失效时飞机安全运行所必须的负载有足够的供电时间；即使飞行员及时察觉，双发电机失效，由于这种设计没有自动减载功能，飞行员需要根据飞行工况，逐一关闭不必要的负载进行手动减载，增大了机组的工作量。

方案二(高配)：双发并联配电形式，左、右发电机汇流条通过具有微处理器的汇流条控制器实现飞机的电网控制保护；其缺点是：由于微处理器是对电磁辐射和间接闪电影响的敏感器件，因此采用了微处理器的汇流条控制器实现控制电源系统设备需要进行高强辐射场防护和间接闪电效应防护验证才能装机使用，增加了飞机成本。

发明内容

针对以上问题，本申请提供一种控制和保护双发飞机电源系统的实现方法，通过继电器的开关量控制左发电机、右发电机、蓄电池向飞机各汇流条供电逻辑，实现对电源系统的控制和保护。

为实现上述目的，本申请的技术方案为：一种控制和保护双发飞机电源系统的实现方法，其采用的基本供电形式为：

正常情况下，由左起动发电机通过左发电机继电器向左发电机汇流条供电；或由右起动发电机通过右发电机继电器向右发电机汇流条供电；应急情况下，由蓄电池向重要负载汇流条和带电蓄电池汇流条供电；地面维护时，由外接电源向机上用电设备供电；发动机起动时，由地面外接电源或蓄电池给起动机供电；

重要负载汇流条的负载是飞机安全运行所必须的负载，由蓄电池、左发电机和右发电机三余度直接供电；中间汇流条的负载是飞机安全运行非必要的负载，在蓄电池连接继电器、左汇流条连接继电器、右汇流条连接继电器闭合的情况下，分别由蓄电池、左发电机和右发电机供电；带电蓄电池汇流条，给在蓄电池开关断开的情况下需要供电的负载供电。

进一步的，当左发电机继电器断开时，左发电机故障指示灯亮；当右发电机继电器断开时，右发电机故障指示灯亮。

进一步的，当左、右汇流条连接继电器都吸合时，K10继电器此时不吸合，并且左和右发电机继电器都吸合，使K11和K12继电器都吸合，将左、右发电机控制器的平衡调压接口连通，使左、右起动发电机同时发电时电源系统电压平衡；故左发电机控制器依次通过继电器K10、继电器K11和继电器K12的下触点连接至右发电机控制器；为实现继电器K10控制，故供电汇流条通过两个支路连接至继电器K10，其中一个支路为左汇流连接继电器的上触点、整流二极管；另一个支路为右汇流连接继电器的上触点、整流二极管。为实现继电器K11和继电器K12控制，故供电汇流条通过左汇流条连接继电器的上触点、左发电机继电器的中触点还连接至继电器K11，供电汇流条通过右汇流条连接继电器的上触点、右发电机继电器的中触点还连接至继电器K12。

进一步的，当左、右发电机控制器检测到反向电流时，通过发电机控制器的反流保护接口断开左和右发电机继电器，实现发电机的反流保护；故所述左发电机继电器分别与左起动发电机的B接点、左发电机控制器相连，所述右发电机控制器分别与右起动发电机的B接点、右发电机继电器相连。

进一步的，中间汇流条连接控制采用三余度供电，分别是左、右发电机供电；外接电源供电；蓄电池供电；故左起动发电机的B接点依次通过左发电机继电器、左发电机汇流条、断路器、整流二极管连接至供电汇流条，右起动发电机的B接点依次通过右发电机继电器、右发电机汇流条、断路器、整流二极管连接至供电汇流条；所述供电汇流条通过整流二极管与外接电源插座相连；

蓄电池通过蓄电池继电器连接至重要负载汇流条，所述重要负载汇流条通过断路器、整流二极管连接至供电汇流条。

更进一步的，满足以下3种情况之一能使继电器K14吸合，为后面的电路供电：

(1)当左和右发电机继电器其中一个吸合时，对应的K4或K5继电器就会吸合；

(2)或者是外接电源接入时，由外接电源供电；

(3)在供电汇流条连接双路开关打开时，使K13继电器闭合。

更进一步的，当左汇流条连接继电器断开时，其通过线圈断开，使左发电机连接控制断开指示灯亮，提示机组左发电机未接入中间汇流条；当右汇流条连接继电器断开时，其通线圈断开，使右发电机连接控制断开指示灯亮，提示机组右发电机未接入中间汇流条。

更进一步的，当左、右起动发电机都不处于启动状态时，K15和K6继电器的触点均不吸合，在此条件下，有以下4种汇流条连接控制逻辑：

(1)起落架动作时，始终把蓄电池连接继电器接通；

(2)左电流方向传感器只要不发生反流，继电器K16就不吸合，此时通过继电器K14将继电器K17吸合，继电器K17将左汇流条连接继电器吸合，使左发电机接入中间汇流条，继电器K17将汇流条连接指示灯点亮，表明汇流条连接处于工作状态；

(3)右电流方向传感器只要不发生反流，K7继电器就不吸合，此时通过K14继电器将K8继电器吸合，K8继电器将右汇流条连接继电器吸合，使右发电机接入中间汇流条，K8继电器将汇流条连接指示灯点亮，表明汇流条连接处于工作状态；

(4)当两个发电机都故障时，仅由蓄电池给重要负载汇流条和带电蓄电池汇流条供电。

更进一步的，当左、右起动发电机都正常工作时，给除冰汇流条供电，电除冰设备在高或低档加温工作；当左、右起动发电机只有一台工作时，给除冰汇流条供电，电除冰设备仅在低档加温工作；当左、右起动发电机都失效时，自动将电除冰设备的供电切断；故左除冰供电继电器和右除冰供电继电器，其下接点均连接至除冰汇流条，所述除冰汇流条分别通过左除冰控制继电器、右除冰控制继电器连接至对应的加热电阻之间；所述左除冰控制继电器与左除冰供电继电器的上触点相连，所述右除冰控制继电器与右除冰供电继电器的上触点相连，所述左除冰供电继电器与左发电机继电器上触点相连；所述右除冰供电继电器与右发电机继电器上触点相连。

本发明由于采用以上技术方案，能够取得如下的技术效果：本发明通过继电器开关量控制飞机电源系统实现简单，不采用含有微处理器的智能汇流条控制器，不需进行高强辐射场防护和间接闪电效应防护验证，提高飞机电源系统可靠性的同时节省飞机成本。

采用双发电机、外接电源、应急电源的直流并联基本供电形式，蓄电池和两个发电机的汇流条连接接入中间汇流条，在单发电机失效时，由另一发电机向中间汇流条的负载持续供电；双发电机失效时，仅有蓄电池向重要负载汇流条供电，实现减载；起落架工作时，左发电机、右发电机、蓄电池三余度供电；当发电机控制器检测到反向电流时，发电机控制器控制左和右发电机继电器断开，实现反流保护；还能实现电除冰汇流条设备的减载控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例技术方案描述中所需使用的附图作一简单介绍。

图1是适用于通航双发飞机电源系统的保护装置结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：以此为例对本申请做进一步的描述说明。

实施例1

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述，以使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种控制和保护双发飞机电源系统的实现方法，其基本供电形式包括：

为保证左右发电机电池正常供电，其左起动发电机的B接点通过左发电机继电器的下触点连接至左发电机汇流条；所述右起动发电机的B接点通过右发电机继电器的下触点连接至右发电机汇流条。

为保证重要负载汇流条正常供电，所述左发电机汇流条与重要负载汇流条相连，所述右发电机汇流条与重要负载汇流条相连；所述重要负载汇流条通过蓄电池继电器与蓄电池相连。

为实现外接电源供电，所述左发电机汇流条通过左汇流条连接继电器下触点、左电流方向传感器连接至中间汇流条的一端；所述右发电机汇流条通过右汇流条连接继电器下触点、右电流方向传感器连接至中间汇流条的另一端，所述右电流方向传感器、中间汇流条均通过外接电源继电器与外接电源插座相连，右电流方向传感器、中间汇流条、外接电源继电器通过蓄电池连接继电器的下触点、整流二极管b与带电蓄电池汇流条相连，所述蓄电池连接继电器通过电流方向传感器与重要负载汇流条相连。

为实现中间汇流条供电，所述中间汇流条一端通过左电流方向传感器、左汇流条连接继电器与左发电机汇流条相连，中间汇流条另一端通过右电流方向传感器、右汇流条连接继电器与右发电机汇流条相连，所述右电流方向传感器通过蓄电池连接继电器、电流方向传感器与蓄电池相连。

上述四种是基本供电形式，正常情况下，由左起动发电机通过左发电机继电器向左发电机汇流条供电；右起动发电机与左起动发电机供电方式一致；应急情况下，由蓄电池向重要负载汇流条和带电蓄电池汇流条供电；地面维护时，由外接电源向机上所有用电设备供电；发动机起动时，由地面外接电源或蓄电池给起动机供电。

重要负载汇流条的负载是飞机安全运行所必须的负载，可以由蓄电池、左发电机和右发电机三余度直接供电；中间汇流条的负载是飞机安全运行非必要的负载，可以在蓄电池连接继电器、左汇流条连接继电器、右汇流条连接继电器闭合的情况下，分别由蓄电池、左发电机和右发电机供电；带电蓄电池汇流条，给在蓄电池开关断开的情况下需要供电的负载供电。

当左发电机继电器断开时，通过左发电机继电器的线圈断开，使左发电机故障指示灯亮；当右发电机继电器断开时，通过右发电机继电器的线圈断开，使右发电机故障指示灯亮。

为实现带电蓄电池汇流条供电，其带电蓄电池汇流条通过整流二极管、电流方向传感器与蓄电池相连。

为使左发电机失效或右发电机失效时对应的指示灯亮起，供电汇流条分别连接有两个故障指示支路，其中一个支路是通过左汇流连接继电器的上触点、左发电机继电器的中触点与左发电机故障指示灯相连，另一个支路是通过右汇流连接继电器的上触点、右发电机继电器的中触点与右发电机故障指示灯相连，所述左汇流连接继电器的上触点与所述右汇流连接继电器的上触点相连。

中间汇流条连接控制策略包括以下三点：

1)左、右发电机的调压平衡控制：当左、右汇流条连接继电器都吸合时，K10继电器此时不吸合，并且左和右发电机继电器都吸合，使K11和K12继电器都吸合，将左、右发电机控制器的平衡调压的接口连通，使左、右发电机同时发电时电源系统电压平衡。故左发电机控制器依次通过继电器K10、继电器K11和继电器K12的下触点连接至右发电机控制器。为实现继电器K10控制，故供电汇流条通过两个支路连接至继电器K10，其中一个支路为左汇流连接继电器的上触点、整流二极管；另一个支路为右汇流连接继电器的上触点、整流二极管。为实现继电器K11和继电器K12控制，故供电汇流条通过左汇流条连接继电器的上触点、左发电机继电器的中触点还连接至继电器K11，供电汇流条通过右汇流条连接继电器的上触点、右发电机继电器的中触点还连接至继电器K12。

2)左、右发电机的反流保护：当左、右发电机控制器检测到反向电流时，通过发电机控制器的反流保护接口断开左和右发电机继电器，实现发电机的反流保护。故所述左发电机继电器分别与左起动发电机的B接点、左发电机控制器相连，所述右发电机控制器分别与右起动发电机的B接点、右发电机继电器相连。

3)汇流条连接控制的供电条件：中间汇流条连接控制采用三余度供电，分别是左、右发电机供电；外接电源供电；蓄电池供电；故左起动发电机的B接点依次通过左发电机继电器、左发电机汇流条、断路器、整流二极管连接至供电汇流条，右起动发电机的B接点依次通过右发电机继电器、右发电机汇流条、断路器、整流二极管连接至供电汇流条；所述供电汇流条通过整流二极管与外接电源插座相连；蓄电池通过蓄电池继电器连接至重要负载汇流条，所述重要负载汇流条通过断路器、整流二极管连接至供电汇流条。

满足以下3种情况之一能使继电器K14吸合，为后面的相应电路供电：

(1)当左和右发电机继电器其中一个吸合时，对应的K4或K5继电器就会吸合；故供电汇流条通过左汇流条连接继电器的上触点、左发电机继电器的中触点连接至继电器K4，供电汇流条通过右汇流条连接继电器的上触点、右发电机继电器的中触点连接至继电器K5，所述继电器K4、继电器K5通过整流二极管、断路器连回至供电汇流条；继电器K4、继电器K5还通过整流二极管连接至继电器K14。

(2)或者是外接电源接入时，由外接电源供电；故继电器K14与外接电源插座相连。

(3)在供电汇流条连接双路开关打开时，使K13继电器闭合。故供电汇流条通过整流二极管、继电器K4、继电器K5、继电器K13的下触点、另一整流二极管连接至继电器K14；供电汇流条通过断路器、双路开关连接至继电器K13。

为实现汇流条连接状态指示，即当左汇流条连接继电器断开时，其通过线圈断开，使“左发电机连接开路”琥珀色指示灯亮，提示机组左发电机未接入中间汇流条；当右汇流条连接继电器断开时，其通线圈断开，使“右发电机连接开路”琥珀色指示灯亮，提示机组右发电机未接入中间汇流条。故供电汇流条通过左汇流连接继电器的上触点与左发电机连接控制断开指示灯相连，供电汇流条通过右汇流连接继电器的上触点与右发电机连接控制断开指示灯相连。

当左、右发动机都不处于启动状态时，K15和K6继电器的触点均不吸合，在此条件下，有以下4种汇流条连接控制逻辑：

(1)起落架动作时，始终把蓄电池连接继电器接通，提高起落架供电的可靠性。所述蓄电池连接继电器还与继电器K3的上触点一端相连，该继电器K3的上触点另一端依次经过蓄电池开关、整流二极管、电流方向传感器、蓄电池连接继电器的下触点、右电流方向传感器连接至中间汇流条。

(2)左电流方向传感器只要不发生反流，继电器K16就不吸合，此时通过继电器K14将继电器K17吸合，继电器K17将左汇流条连接继电器吸合，使左发电机接入中间汇流条，继电器K17将汇流条连接指示灯点亮，表明汇流条连接处于工作状态；这样就可以使，当左发电机发生故障时断开左发电机与中间汇流条的连接，由右发电机持续给中间汇流条供电。故所述双路开关通过左汇流条连接继电器连接至继电器K17的上触点，所述继电器K17的上触点与继电器K4、继电器K5汇合后依次通过继电器K14、继电器K16的上触点连回至继电器K17本体；所述继电器K4、继电器K5还通过继电器K13和继电器K17的下触点连接至汇流条连接指示灯；左电流方向传感器通过继电器K16与起落架控制继电器K2相连。左起动发电机的B接点通过左发电机继电器的下触点、左发电机汇流条、左汇流条连接继电器、左电流方向传感器连接至中间汇流条一端。

(3)右电流方向传感器只要不发生反流，K7继电器就不吸合，此时通过K14继电器将K8继电器吸合，K8继电器将右汇流条连接继电器吸合，使右发电机接入中间汇流条，K8继电器将汇流条连接指示灯点亮，表明汇流条连接处于工作状态；这样就可以使，当右发电机发生故障时断开右发电机与中间汇流条的连接，由左发电机持续给中间汇流条供电。故双路开关通过右汇流条连接继电器、继电器K8的上触点连接至继电器K3的下触点，供电汇流条依次通过断路器、整流二极管、继电器K4、继电器K5也连接至继电器K3的下触点，该继电器K3的下触点通过继电器K8的下触点连接至汇流条连接指示灯；所述供电汇流条还依次通过断路器、复位开关的上触点、继电器K15、继电器K6的下触点、继电器K17连接至右电流方向传感器。右起动发电机的B接点通过右发电机继电器的下触点、右发电机汇流条、右汇流条连接继电器、右电流方向传感器连接至中间汇流条另一端。

(4)当两个发电机都故障时，仅由蓄电池给重要负载汇流条和带电蓄电池汇流条供电。故带电蓄电池汇流条通过电流方向传感器、整流二极管、蓄电池开关连接至蓄电池继电器；蓄电池通过蓄电池继电器的上触点连接至重要负载汇流条。左起动发电机的B接点与左发电机继电器的下触点连接；右起动发电机的B接点与右发电机继电器的下触点连接。

电除冰汇流条的控制逻辑：通过左和右发电机继电器上触点控制除冰汇流条的工作状态。当左、右发电机都正常工作时，给除冰汇流条供电，电除冰设备可以在高和低档加温工作；当左、右发电机只有一台工作时，给除冰汇流条供电，但考虑到仅有一台发电机工作需要限制负载功率，电除冰设备仅在低档加温工作；当左、右发电机都失效时，自动将电除冰设备的供电切断，避免蓄电池电量耗尽的危险。故左除冰供电继电器和右除冰供电继电器，其下接点均连接至除冰汇流条，所述除冰汇流条分别通过左除冰控制继电器、右除冰控制继电器连接至对应的加热电阻之间；所述左除冰控制继电器与左除冰供电继电器的上触点相连，所述右除冰控制继电器与右除冰供电继电器的上触点相连，所述左除冰供电继电器与左发电机继电器上触点相连；所述右除冰供电继电器与右发电机继电器上触点相连。

对上述涉及的器件进行功能说明：

左右发电机控制器:具有控制发电机励磁、过载保护、反流保护、过压保护、欠压保护等功能；

左右起动发电机：电动机模式用于起动飞机发动机，发动机启动后，转为发电机模式向负载供电；

K10继电器：将左、右发电机控制器连接，起到平衡左、右发电机电压的作用；

各个连接继电器：将左发电机、右发电机、蓄电池接入中间汇流条；

各个电流方向传感器:当流过电流为图1中箭头方向时，传感器提供信号端接地；

左右发电机继电器：控制发电机接入对应的发电机汇流条；

重要负载汇流条：此汇流条的负载是飞机安全运行所必须的负载；

中间汇流条：此汇流条的负载是飞机安全运行非必要的负载；

电除冰汇流条：此汇流条的负载是大功率的电除冰设备。

最后应说明的是：上述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其的限制；尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域普通技术人员应当理解：其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或替换并不能使相应的技术方案超出本发明各实施例技术方案的范畴。