飞机机载电源与其负载适配性研究

第19卷第3期 2021年5月电源学报Journal of Power SupplyVol. 19 No. 3May 2021DQI：10.13234/j.issn.2095-2805.2021.3.125中图分类号:TM933.4文献标志码：A飞机二次电源负载特性仿真计算与检测分析杨娟\李运富2,杨占刚2,任仁良1(1.中国民航大学工程技术训练中心，天津300300;2.中国民航大学电子信息与自动化学院，天津300300)摘要：二次电源设备是飞机直流电网的供电电源，也是飞机交流电网的用电设备，其交流侧负载特性反向影响了飞机交流电网质量，直流侧电源特性直接影响了飞机直流电网品质。

基于Matlab/Simulink建立某飞机二次电源设备变压整流器的数学模型，并完成负载电流仿真计算。

实验室搭建该设备的负载特性检测硬件平台，并开发L a b V I E W虚拟仪器远程控制及数据分析软件平台，完成交流侧负载特性和直流侧电源特性的实测波形分析。

仿真计算结果验证了实测平台的有效性，结合仿真计算和实测数据分析可知，设备工作向飞机电网引入较大奇数次谐波较易超出标准限制，其中第11次和13次谐波较为明显，3的倍数次谐波和偶数次谐波较小；直流侧纹波电流的引入值符合标准要求。

典型机载二次电源设备的负载特性仿真计算和实验测量分析对飞机二次电源的进一步深入研究具有一定参考价值。

关键词：飞机二次电源；负载特性；L a b V I E W;仿真计算；检测分析Simulating Calculation and Detection Analysis of Load Characteristics of Aircraft Secondary Electrical Power SupplyYANG Juan1,LI Yunfu2,YANG Zhangang2,REN Renliang1(1. Engineering Technical Training Center, Civil Aviation University of China, Tianjin 300300, China;2. College of Electronic Information and Automation, Civil Aviation University of China, Tianjin 300300, China)Abstract： The equipment of secondary electrical power supply i s a power supply for the aircraft D C power grid, as well as a piece of electric equipment in the aircraft A C power grid. I t s AC-side load characteristics affect the aircraft A C power grid quality reversely, and i t s DC-side power characteristics affect the aircraft D C power grid quality directly. In this paper, the mathematical model of a secondary power supply equipment (i.e., transformer rectifier unit (TRU)) of an aircraft i s established based on Matlab/Simulink, and the simulating calculation of i t s load current i s completed. The hardware platform for load characteristic test of the equipment was built in laboratory conditions, and the software plat­form for the remote control and data analysis of L a b V I E W virtual instrument was developed, on which the measured waveform analysis of AC-side load characteristics and DC-side power supply characteristics was performed. The results of simulating calculation verify the effectiveness of the actual test platform. Combined with the simulating calculation and the analysis of measured data, i t was found that the rectifier module introduced large odd harmonics which were prone t o exceed the standard limits into the aircraft power grid, of which the 11th and 13th harmonics were more obvious while the triplen and even harmonics were smaller. In addition, the introduced ripple current on the DC-side met the require­ments. The simulating calculation and experimental measurement analysis of the load characteristics of typical airborne secondary power supply equipment have certain reference value for the further research on aircraft secondary electrical power supply.Keywords: aircraft secondary power supply; load characteristics; LabVIEW; simulating calculation; detection analysis 中国航空技术趋于自主化设计，随着多电飞机 的快速发展，航空电气设备的种类和数量不断增收稿日期：2020-03-03;录用日期：2020-04-29基金项目：中央高校基本科研业务费资助项目（3122020029) Project Supported by Fundamental Research Funds for the Cen t r a l Universities (3122020029)加，在翼工作安全成为关注重点[1]。

飞机电气负载分析技术研究摘要：每架飞机的电气负载状态因机载设备构型的不同而不同，从整个机队的工程管理角度来看，机队电气负载数据时刻处于动态变化过程。

现代航空业对于航空公司机队工程管理的要求越来越高，而电气负载分析文件正是航空公司工程构型管理的重要组成部分。

本文简要地介绍了主要民用飞机机型波音和空客在进行重要改装或非重要改装时如何进行电气负载分析，讲述了如何确定飞机在改装后的电气负载能否继续满足各项适航法规的要求并保持飞机的持续适航性。

关键词：波音；空客；飞机改装；补充型号合格证；电气负载分析；适航法规；安全性1 飞机电气负载分析的要求1.1 适航法规的要求电气负载分析的要求主要出自适航法规。

首先根据飞机TCDS（型号合格证数据单）来确定飞机的取证基础。

每架飞机因所属注册国不同，存在着取证基础的差异，要区别对待。

先要查阅该飞机注册国的取证基础法规；如果是美国联邦航空管理局（FAA）注册的飞机，参考FAA的适航法规FAR25部，欧洲航空安全局（EASA）注册的飞机参考EASA前身联合航空局（JAA）的JAR25部，空客新机型，比如A350，则以EASACS-25法规为取证基础。

其他国家基本认可使用以上两个民航局的法规。

本文以A320飞机申请FAASTC项目为例进行讲述。

先从FAA的网站https:///找到A320系列机型的TCDS“A320_A28NM_REV43”。

其中第5页的取证基础描述如下：“CertificationBasis:a.Part25oftheFAReffectiveFebruary1,1965,including Amendments25-1through25-56thereto.”（“取证基础：a.FAR25部，版本日期1965年2月1日，包括版本号25-1到25-56。

”）本段说明：如果TCDS里没有特别声明使用更新的法规版本或没有特别的SpecialCondition（特殊条件），EquivalentSafetyFindings（等效安全技术）或Exemptions（豁免条款）就以FAR版本号25-1到25-56法规为准。

现代飞机电气负载系统的发展和应用摘要多电/全电飞机发展了多年，技术已经较为成熟。

多电飞机的电气负载管理系统是其重要的组成部分，它的发展和应用反映了当代飞机的技术水准。

了解现代飞机电气负载管理系统的发展和应用，可以提高对电气系统的认知水平，拓宽视野，加深对国内外系统的理解。

本文在研究电气负载管理系统的发展和应用之前，先从它的组成开始概述。

这样可以有助于下文的展开。

同时把电气负载管理的概念进行了阐述。

对于发展的研究，主要是以最初的系统开始，根据时间和科技发展的顺序来逐个描述。

因为电气系统发展是一个更新和淘汰的过程，以这样的思路进行研究更具有针对性。

国内外电气系统的应用也要根据发展顺序进行描述，同时本文还添加了C919的电气系统的应用情况。

关键词：多电飞机电气负载管理应用和发展自动控制Material selection scheme of general aircraft structural materialsABSTRACTMulti electric/all electric aircraft has developed for many years, and its technology has been more mature. The electric load management system of multi electric aircraft is an important part of it. Its development and application reflect the technical level of modern aircraft. Understanding the development and application of modern aircraft electrical load management system can improve the cognitive level of electrical system, broaden the vision, and deepen the understanding of domestic and foreign systems.Before studying the development and application of electrical load management system, this paper begins with its composition. This can help to expand the following. At the same time, the concept of electrical load management is described.The research on development starts with the initial system and describes one by one according to the time and the order of scientific and technological development. Because the development of electrical system is a process of renewal and elimination, it is more targeted to study with such ideas.The application of electrical system at home and abroad should also be described according to the development order. At the same time, this paper also adds the application ofC919 electrical system.Key words ：Multi electric aircraft Electric load management system Application and Development Auto control摘要 (I)ABSTRACT (I)1 绪论 (3)1.1研究背景 (3)1.2研究现状 (3)1.3研究内容 (3)3电气负载管理电路组成和主要功能 (4)2.1供电系统 (4)2.2配电系统和配电方式 (4)2.2.1远程配电 (4)2.2.2自动配电 (5)2.3电气负载管理的发展和主要功能 (5)3各式的电气负载管理系统的发展 (6)3.1常规配电 (6)3.2分布式配电 (6)3.2.2分布式配电的主要功能 (7)3.2.2分布配电系统的优点 (7)3.3负载自动管理系统 (8)3.3.1电气自动负载管理系统的总运作思路 (8)3.3.2一般电气负载管理系统功能模块介绍 (9)4 国内外电气负载研究的经历和应用 (9)4.1国内外对电气负载系统的研究状况和发展 (9)4.2C919电气系统的应用 (10)5 未来的展望和总结 (11)参考文献 (11)谢辞···············错误!未定义书签。

机载大功率电源系统进展研究作者：刘文怡邱献双来源：《科技信息·下旬刊》2018年第02期摘要本文讨论了机载大功率电源系统的三种解决方案：传统电源系统加高效储能系统，脉冲电源系统，超导发电机。

文章详细介绍了这三种电源系统的技术原理、国内外研究进展和应用前景。

关键词：机载电源系统；超导发电机；脉冲电源随着电力技术的发展，机载大功率用电设备越来越多，这些设备的电力需求可能达到兆瓦级。

目前，飞机上的电源系统发电功率一般在几百千瓦以内，无法满足这些设备的功率需求。

若要提供大功率电源，必须采用的全新的发电技术，目前国外研究较多的有以下三种方案：传统电源系统加储能系统；脉冲电源系统；超导发电机，本文将分别描述。

1、传统电源系统加储能系统要想提高机载电源系统功率，一个简单的方法就是将带有电源调节功能的传统发动机驱动的发电机与某种形式的能量储存装置结合起来，例如电池或者超级电容器或者双向DC DC转换器。

超级电容器由于具有高能量密度，高功率密度等优点，因而备受青睐，现在美国多个公司及高校对此展开了研究，包括：Texas大学、洛马公司、Qynergy公司、JME公司等。

超级电容器是一种新型储能装置，也称电化学电容器，其原理为在同一电解液中放入两个电极，给电极施加电压后形成平衡的电荷，如图1所示。

超级电容器集高能量密度、高功率密度、长寿命等特性于一身，具有工作温度高、可靠性高、可快速循环充放电和长时间放电等特点。

超级电容器是一种电化学元件，储能过程中不发生化学反应，且储能过程是可逆的，因此充放电次数可达到10万次，且不会造成环境污染，超级电容器具有非常高的功率密度，为电池的10100倍，适用于短时间高功率输出，充电速度快且模式简单，可以采用大电流充电，能在几十秒到数分钟内完成充电过程，无需检测是否充满，过充无危险，使用寿命长，低温性能优越，鉴于其优良的特性，超级电容器非常适合用于定向能武器储能系统。

美国Qynergy公司为定向能武器储能系统研制了一种超级电容器，如图2，其直径11.5cm，高12cm。