270V直流直线供电系统设计与仿真

Equipment Manufacturing Technology No.09，2017
飞机在起飞前需要外部电源保障，航空地面电源车是传统的飞机外部电源保障方式。

不过随着机场基础设施的建设完善及电力技术的发展，
飞机外部电源保障的发展趋势将逐渐变为以直线供电系统保障为主，以航空地面电源车保障为辅。

直线供电系统是采用静变电源给停机坪上的飞机供电的一整套供电系统，其基本原理是先将50Hz 的市电经过整流变成直流电，再通过半导体器件，利用逆变技术将其转换为高频方波交流，再经过整流转换为飞机需要的电源。

直线供电系统具有无污染、
低成本、高效率的优点。

直线供电系统需要符合GJB572A-2006《飞机外部电源供电特性及一般要求》。

本文主要研究多电飞机需要的270V 直流直线供电系统[1]，该系统主要分为两个部分：市电整流系统部分和DC/DC 系统部分。

1整流系统
270V 直流直线供电系统的市电整流部分采用
的电路如图1所示，为改进后3个单相APFC 输出端直接并联的三相APFC 电路[2]。

在输入交流侧并联了三个滤波电容C A 、C B 、C C ，构造的中性点，让各相电流和电压的相位基本相同，输入功率因数较高，增加的电感L a 1、L b 2和二极管D a 2、D b 2，初步消除了相间的电流
耦合。

2DC/DC 系统
图2是移相全桥ZVS 变换器的主电路拓扑[3]。

此电路与普通的全桥电路相比，有以下不同之处：个功率开关管分别并联一个谐振电容C 1~C 4，其中，C 1
=C 2，C 3=C 4；在变压器原边侧回路即两桥臂之间，串联了一个谐振电感L r 和一个隔直电容C b .
270V 直流直线供电系统设计与仿真
孙国文，赵徐成，
季嘉伟（空军勤务学院航空四站系，
江苏徐州221000）摘要：针对多电飞机需要270V 直流的外部电源保障，介绍了270V 直流直线供电系统的整流部分和DC/DC 部分；设计了270V 直线供电系统的具体电路，仿真了270V 直线供电系统电路；通过对仿真结果的分析，得出了270V 直流直线供电系统设计合理的结论。

关键词：直线供电系统；设计；仿真中图分类号：TM133
文献标识码：A
文章编号：1672-545X （2017）09-0026-03
收稿日期：2017-06-23
作者简介：孙国文（1993-），男，四川威远人，在读硕士研究生，研究方向：航空四站保障技术与信息化。

图1改进后的三相三线APFC 电路
D 1D 3D 4
D 2D 5D 6D 8
D 7
D 9D 10D 12
D 11
L a 1
i a 1D a 1
i a 2
L a 2D a 2S a
L b 1i b 1D b 1
L b 2
i b 2S b
D b 2R L
C
U O
i c 2
L c 2i c 1L c 1
D c1S c
D c2N
C A
C B C C
u C
i C u B
i b
N
u A
i a
图2移相全桥ZVS 变换器的主电路拓扑
Q1
C 3
Q3
D1
C 1D3
A V DC
C b
L r
B
N2
N1
Q2C 4
D4Q4C 2
D2
D7
D8C D
R
D5
D6
Lr 26
《装备制造技术》2017年第09期
谐振电感L r 和谐振电容C 1~C 4共同作用，
产生谐振，使功率开关管在导通时刻，两端的电压为0，实现零电压导通；谐振同样使功率开关管在关断时刻，两端的电压为0，实现零电压关断。

这种开关方式叫
做零电压开关（ZVS ），
属于软开关电路。

隔直电容C b 的作用为：如果功率开关管Q 1、Q 4
和Q 2、Q 3导通的时间并不对称，那么逆变产生的交流电压中会包含直流分量，变压器原边侧会积累很大
的直流分量，进而造成变压器磁路饱和，
隔直电容C b 可以阻断直流电流分量。

3270V 直流直线供电系统仿真
本文采用的是MATLAB 软件中的Simulink 平台
来进行仿真分析。

MATLAB 是一款集工程计算、
图形绘制、系统设计为一体的仿真软件。

Simulink 是MATLAB 的一个附加组件，能够实现动态系统建模与仿真的环境集成。

根据电路数据，确定仿真参数。

仿真时间为0.2s ；仿真方式：间隔采样时间为1e ~6s ；APFC 电路中电感值为2e ~3H ；APFC 电路中电容值为400e ~4F ；APFC 电路中电阻值为1Ω；输出整流电路中电感值为1e ~3H ；输出整流电路中电容值为1e ~6F ；输出整流电路中电阻值为1Ω.搭建好的270V 直流直线供电系统电路模型[4]，如图3所示。

在Simulink 平台上运行上述的270V 直流直线供电系统电路模型，得出270V 直流直线供电系统最终输出的电压波形，如图4所示。

可以看到电压稳定在270V ，满足GJB572A-2006《飞机外部电源供电特性及一般要求》中关于270V 输出的规定。

4结束语
本文介绍了多电飞机外部电源所需要的270V 直流直线供电系统，对整流部分和DC/DC 部分进行了分析，对系统进行仿真，
从结果看出此系统设计合理，能够满足飞机外部电源需求。

参考文献：[1]陈
伟.基于多电飞机的先进供电技术研究[J].飞机设计，
2006，27（04）：64-68.
[2]陈双全.一种单相合成三相APFC 拓扑的研究[D].哈尔滨：
哈尔滨工业大学，2011.
[3]李顺毅.75kW 移相全桥ZVS DC/DC 变换器的设计[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2015.
[4]孙宇帆.MATLAB/SIMULINK 电力系统仿真方法[J].一重技术，2006，55（06）：74-77.
图3270V 直流直线供电系统电路模型
Scope1
Out1
In1In2In3In4
Atomic Subsystem
Mosfet
A
B Diode1
Diode2
powergui
Scope2
Diode7
Diode8
Scope4
Scope5
Out1
In1In2In3In4
Atomic Subsystem1
Mosfet3
Scope3
A
B A
B
Out1
In1In2In3In4
Atomic Subsystem2
Diode5
Mosfet2
Diode6
Subsystem
PWH Scope7
Universal Bridge3Linear Transformer
g A
B
Scope8
Scope6
图4270V 直流直线供电系统最终输出电压波形
350300250200150100500
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
0.18
0.20
27
Equipment Manufacturing Technology No.09，2017
Design and Simulation of270V DC Linear Power Supply System
SUN Guo-wen，ZHAO Xu-cheng，JI Jia-wei
（Air Force Service Station，Xuzhou Four，Xuzhou Jiangsu221000，China）
Abstract：In view of the need of270V DC external power supply for multi electric aircraft，this paper introduces the rectifier part and DC/DC part of270V DC line power supply system.The specific circuit of270V linear power supply system is designed，and the circuit of270V linear power supply system is simulated.Through the analysis of the simulation results，the conclusion is drawn that the design of270V DC linear power supply system is reasonable. Key words：linear power supply system；design；simulation
（上接第17页）
Hydraulic System Design and Simulation for Direct-acting Cargo Elevator
LEI Yan-zhen1，LIU Le-ping2，ZENG Zhao-wei3，YANG Meng-ge2，LI Lin2，ZENG Xiang-wen2
（1.Nanchang Science and Technology Finance Management Service Center，Nanchang Jiangxi330019，China；
2.School of Mechatronics&Vehicle Engineering，East China Jiaotong University，Nanchang Jiangxi330013，China；
3.School of Science，East China Jiaotong University，Nanchang Jiangxi330013，China）
Abstract：Taking the Direct-acting cargo elevator as the research object，combined with the actual working re-quirements of the elevator，the hydraulic system schematic diagram of elevator to realize the operation function is designed，the dynamic simulation model of hydraulic system is established by using AMESim software.The dy-namic performance of the hydraulic system is analyzed under the condition of full load ascended，full load de-scended and no-load descended.The simulation results show that the hydraulic system designed to meet the re-quirements of lifting elevator condition，and the response speed is faster，the rising and falling process is relatively stable.which can reflect the actual movement characteristics of the system，and provide reference for further study on the hydraulic system of cargo elevator.
Key words：direct-acting elevator；hydraulic system；simulation analysis；AMESim
（上接第25页）
Design of Single Chip Microcomputer System for Injection Molding Machine Manipulator
WANG Rong-chao
（Changan University，Xi’an710064，China）
Abstract：This paper mainly focus on the injection molding machine manipulator control system to start discussion，the use of direct control structure，completed the hardware design and software design，including input and output modules，stepper motor control，microcontroller selection，select each drive module and so on.This paper de-scribes the use of single-chip CPU as injection molding robot control system.This injection robot control system us-es the corresponding circuit design.This paper describes the circuit design of the main control part of the dual-DOF manipulator by28BYJ-48for stepper motor actuators，stepper motor drive module using ULN2003chip，the controller aspect and using AT89C52reset circuit，crystal oscillator circuit design integration，keyboard input us-ingsimple matrix keyboard，display with digital display，the PS7219chip driver，and finally through the whole hardware circuit simulation.The robot in ensuring its original performance under the premise of as much as possible to improve its characteristics that the performance and price ratio.And has a smaller size，simple structure and low price，and handsome appearance，the adjustment of the design to facilitate the convenience of the body close to the use of tools.
Key words：injection molding machine manipulator；robot control circuit design；microcontroller；stepper motor 28。