MAX5175BEEET變速恒頻電源系統的結構與配置,變速恒頻電源系統的配置.

F-20飛機上的交一直一交VsCF發(fā)電系統,容量為40kVA,采用組合式結構,發(fā)電

機、變換器和控制器組合在一起,裝在發(fā)動機附件機匣上,直接輸出400Hz恒頻交流電;AV-8B飛機上的20kVA VSCF電源的發(fā)電機與變換器組合在一起,控制器則另設;而F-16飛機的10kVA VSCF電源系統有三個可拆卸部件:發(fā)電機、變換器和控制器�？梢圆捎�多種結構形式是VSCF電源的一個重要優(yōu)點。

交一直一交脈寬調制型VsCF發(fā)電系統的典型結構形式有5種:

組合式:發(fā)電機、變換器和控制器組合在一個殼體內;

發(fā)電機、變換器組合在一起,控制器單獨設置;

發(fā)電機和變換器組合,中點形成變壓器和控制器另外設置;

無刷直流發(fā)電機、變換器和控制器三個部件構成發(fā)電系統;

無刷交流發(fā)電機、變換器和控制器三個部件構成發(fā)電系統。

方式1的優(yōu)點是發(fā)電機、變換器和控制器均可采用油冷,冷卻發(fā)電機的滑油可以同時用于冷卻變換器和控制器。冷卻油系可以由發(fā)電機系統自帶,也可由發(fā)動機附件機匣的滑油系統供給。采用此方案時,要防止電機與變換器污染滑油。變換器可采用循油或噴油冷卻方式。噴油冷卻時滑油直接噴向功率電子器件表面,冷卻效果好。組合式結構的缺點是作用在發(fā)動機附件機匣的懸掛力矩大,故障時必須把整個裝置從發(fā)動機附件機匣上拆卸下來,本身的維修性也比較差。

非組合式的優(yōu)點是:減小了對發(fā)動機附件機匣安裝空間的要求,減小了懸掛力矩。不裝在發(fā)動機上的部件所受的振動強度小了,工作環(huán)境溫度也降低了,所以改善了可靠性。

AV-8B飛機VSCF電源采用方案2,發(fā)電機與變換器采用油冷,控制器在飛機上,適

合于飛機機體空間較狹窄的情形。

方案3的主要特點是中點形成變壓器從變換器中移出,放在電壓調節(jié)點處,而調節(jié)點一般接近電源匯流條。這種配置的優(yōu)點是:不對稱負載時電壓不平衡減小了,電源中線縮短。

無刷直流發(fā)電機方案的優(yōu)點是:從發(fā)電機到變換器之間的饋電線為直流傳輸線,與三相交流傳輸線相比要輕15%左右,又因直流輸電線壓降小,所以電機的長度也可短些。由于該電機與組合式相比小得多,從而使附件機匣可減小,發(fā)動機艙的迎風面積也可減小。因為裝在發(fā)動機附件機匣上的電機損耗小了,滑油燃油散熱器或滑油空氣散熱器也可減小。與此同時,由于變換器與控制器不在發(fā)動機附近,所處環(huán)境條件改善,使工作可靠性提高。該方案的缺點是二極管整流橋在發(fā)電機殼體內,電機運行狀態(tài)必須用專門的檢測線檢測;直流饋電線短路的后果較嚴重;不能實現啟動/發(fā)電。

方案5使發(fā)電機懸掛力矩減至最小,但發(fā)電機饋電線重量增加。

為了減小發(fā)電機饋電線重量,可采用以下措施:雙線并聯饋電方式。由于電機工作頻率較高,考慮集膚效應,單根饋電線的截面積要比雙根饋電線的截面積大,故用雙根饋電線重量可降低15%左右。采用雙電壓系統。對于大容量電源,發(fā)電機到變換器的饋電線又較長時,發(fā)電機相電壓取230V,從而減小饋電線重量,但為了在變換器輸人端得到115V電壓,在此設置自耦式三相降壓變壓器。對于高頻電機,此變壓器重量并不大,從而可使系統重量降低。

變換器的組件結構,變換器由直流濾波器、半導體功率支路、輸出濾波電感與電流互感器、輸出濾波電容與電磁干擾抑制電路、中點形成變壓器等組件構成。半導體功率支路由功率晶體管、續(xù)流二極管、整流二極管和晶體管基極驅動電路等構成。

變換器結構合理,不僅能提高可靠性,也可以改善維修性。對可靠性影響較大的兩個因素是震動和發(fā)熱。若元器件發(fā)熱量大、工作環(huán)境溫度高、有局部熱點,變換器就容易損壞。

變換器的震動所造成的危害較嚴重。若結構不合理,往往導致螺栓松動、接頭斷開、接觸不良,導致功率晶體管關斷過程中的電壓尖峰,也會引起較大的電磁干擾。結構不合理還會導致維修復雜化。合理的結構可以使維修人員用最簡單的儀表判斷變換器的故障部位,也可用最簡單的工具更換故障組件。

變換器的各個組件可以裝在一起,成為一個完整的部件,也可以組裝成幾個部件。組合的原則有:按組件損耗的功率大小劃分,功率損耗大的組裝在一起,損耗小的組合在一起;按工作溫度的不同組合,耐高溫的組合在一起,不耐高溫的組合在一起。表9-2所列為組件的損耗和允許工作溫度特性,圖9-11所示為三種組件的配置方案。

表9-2 脈寬調制型變換器的組件結構

脈寬調制型逆變器功率晶體管的開關速度對輸出電壓波形影響很大。功率器件上并聯吸收電容雖能改善開關管工作條件,但會使波形畸變加大,增加變換器損耗,所以一般不采用。為此,為了減小晶體管關斷過程中加于其集電極和發(fā)射極上的電壓尖峰,必須減小直流母線電壓和減少支路的引線。合理的結構設計可使電壓尖峰控制在30V以內,這樣用耐壓500V的器件即可在300V直流電壓下可靠工作。

交流濾波器并不要求靠近功率變換器支路,因為支路輸出電路電感不會在支路的功率器件上引起電壓尖峰。但是交流濾波電容的雜散電感會降低電容的高頻特性,從而增加電磁干擾。合理的電容組件結構可以減小雜散電感,使交流濾波電路兼有抑制電磁干擾的作用。

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