第4章 交流电源系统--p2

四、主要控制的逻辑关系
53
（一）GCR的控制逻辑
GCR (BTB) GCR.S 闭 (BTB.S) 闭 断 合 开 或 故障信号 GCR.S 断 (BTB.S)
54
（二）GB的控制逻辑
GB.S闭 发电机正常 汇流条无电压 或 自动并联 GCR 闭 外电源断 与 闭 合 断 开 GB 或 GB.S断 发电机欠速 GCR 断 外电源接入
集成电路式
9
晶体管调压器的优点
工作可靠 性能稳定 稳态误差小 动态品质高 电压调节范围大 体积小 重量轻
10
功率管与发电机励磁绕组 的连接图
Ue ton ie We Re D T Ie it2 T itav it1 ton
(a)
toff
u ~
G
t
T
(b)
t
11
励磁电流的开关控制
方法
保持脉冲宽度不变， 仅调节脉冲的频率
脉冲调频式
脉冲频率保持不变， 仅调节脉冲的宽度
脉冲调宽式
18
晶体管的导通比(占空比 )
ton ton ton toff T
19
晶体管调压器脉冲调节形式
ue
Ue(av)
T1
ue
Ue(av)
t ue
Ue(av)
T2
T
t
ue
Ue(av)
t
T
t
6
§4.4 交流发电机 电压调节
7
电压调节器应具备 的功能
调节发电机励磁电流，使发电机调
节点电压保持在规定范围内；
电网短路时实现发电机的强励，使
发电机能输出足够大的短路电流， 保证电路保护器快速跳闸；
实现发电机最大输出电流的限制
8
交流发电机电压调节 器的种类
炭片式 磁放大器式 晶体管式
电网电压检 测电路 自动并联 检测电路
或门 电路
触发电路
控制执行电路
25
自动并联装置原理电路
26
交流负载的自动均衡
保证并联运行的各发电机间
负载相等
即：各台发电机输出的有功
功率和无功功率相等
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(reactive load sharing)
保持并联交流电源系统中
无功负载均衡
各发电机的无功负载电流
交流发电机并联运行的
条件
1. 发电机的电压波形应与电网电压波形
一致，为正弦波； 2. 发电机的相序应与电网电压的相序一 致； 3. 发电机的频率应与电网频率相近（频 差越大同步时间会越长）； 4. 发电机电压应与电网电压相近； 5. 发电机电压与电网电压间的相位差应 小，以减小投入时的冲击
24
自动并联装置原理方框图
彼此平衡
28
无功负载均衡
基本方法：
调节发电机的励磁电流
基本要求：
1、正确取出信号； 2、正确调整励磁； 3、正确动作。
29
无功电流均衡装置原理
30
有功负载均衡 (real load sharing)
保持并联交流电源系统中各发
电机的有功负载电流彼此平衡
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有功负载均衡
基本方法：
变速恒频交流电源系统
飞机型号 电源类型 电源容量 结构 安装位置 冷却方式 重量(kg) F-18 交交 2×40kV A 组合式 发动机附件机匣 循油 30.0 B737-400 脉宽调制交直交 2×60kV A 组合式 发动机附件机匣 喷油和强迫风冷混合式 71.4 MD-90 阶梯波合成交直交 2×90kV A 分体式 发电机安装于附件机匣 变换器装于机体 变换器风冷 80.0
保护: 一般是在发电机或电网局部出现故障
时，有选择性地自动断开某些开关装置，使 故障部分与正常供电系统隔离，防止故障扩 大，保证系统正常供电。
38
飞机电源系统的控制保护器
继电器型
磁放大器型
晶体管型
39
二、单独供电的控制关系
Gen1 外电源
EPC BUS1 GB1 BTB1 APU Gen1 APU GB BTB2
Ue ton
toff T
ton ton ton toff T
t
Ie it2 itav it1 ton T
15
t
励磁线圈平均电压和平均电流
励磁线圈平均电压
Ue ton
U e ( av )
toff T t
ton E E T
U e ( av ) Re E Re
励磁线圈平均电流
转换继电器2
转换汇流条2
43
4. 故障状态(正常)
Gen1 外电源
EPC BUS1 GB1 BTB1 APU Gen1 APU GB BTB2
Gen2
GB2 BUS2
转换继电器1 转换汇流条1
转换继电器2
转换汇流条2
44
单独供电的控制特点
对每一汇流条而言，任一时刻只能有一
种电源供电，后者供电时前者自动断开 不是连续供电，其供电可靠性较差（与 并联供电相比） 控制保护比较简单
控制发电机能否投入电网并向各自的发电机汇流 条供电，即决定发电机是否输出；
36
3.汇流条连接断路器(又称并联断电器) (BTB)：
Bus Tie Breaker
它可将各发电机汇流条与同步汇流条或连接汇流 条接通与断开，即决定发电机是否并联供电或发电机 汇流条之间是否交互供电；
4.外电源接触器 (EPC)：
调节恒速传动装置的输出转速/电源频率
基本要求：
1、正确取出信号； 2、正确调节转速/频率； 3、正确动作。
32
有功电流均衡装置原理
33
§4.6 飞机交流电源 的控制关系
34
控制与保护装置 主要控制对象
发电机励磁控制继电器 (GCR)
GCR：Generator Control Relay 发电机断路器 (GB)(又称为发电机接触器GC或发电 机控制断路器GCB) GB：Generator Breaker GC： Generator Contactor GCB： Generator Control Breaker 汇流条连接断路器(又称并联断电器) (BTB) BTB：Bus Tie Breaker 外电源接触器 (EPC) EPC：External Power Contactor 35
EPC BUS1 GB1 BTB1 APU Gen1 APU GB BTB2
Gen1
GB2 BUS2
转换继电器1 转换汇流条1
转换继电器2
转换汇流条2
42
3. 主发电机供电
Gen1 外电源
EPC BUS1 GB1 BTB1 APU Gen1 APU GB BTB2
Gen1
GB2 BUS2
转换继电器1 转换汇流条1
一、概述
1.发电机励磁控制继电器 (GCR)：
Generator Control Relay
控制发电机励磁电路的接通与断开，即决定发电 机是否能够励磁发电；
2.发电机断路器 (GB)(又称为发电机接触器GC 或发电机控制断路器GCB)：
Generator Breaker/ Generator Control Breaker
同步汇流条
外电源
EPC
49
单独供电与并联供电的混合状态
Gen1 Gen2 Gen3 Gen4
GCB1
GCB2பைடு நூலகம்
GCB3
GCB4
负载汇流条
BTB1 BTB2 BTB3 BTB4
同步汇流条
外电源
EPC
50
并联供电的控制特点
通过同步汇流条实现并联供电
连续供电，供电可靠性高
控制保护复杂
51
（复习）控制与保护装置 主要控制对象
Ie it2 itav it1 ton T t
I e ( av )
16
I e ( av )
U e ( av ) Re
E Re
调压原理：在功率管的控制下，
励磁电流的平均值和功率管的导 通比成正比。改变功率管的导通 比，即可改变励磁电流，从而调 节发电机电压。
17
脉冲电压调节励磁电流
20
§4.5
交流发电机的并联运行
21
交流发电机不并联运行 的优点
恒速传动装置之间不需要设置功率自动
均衡装置，降低了系统的复杂性； 电气系统中某一部分的扰动仅影响到与 该台发电机有关的那一部分系统； 由于不需要考虑发电机负载均衡的问题， 可以充分利用单台发电机的全部容量 调节、控制与保护设备简单，有利于提 高系统的可靠性
更正：第46页图3-25中：将图左侧第一个“与”改为“或”，将两处 “GCR.S”改为“GB.S”，将“GCB”改为“GB”。
55
（三）BTB的控制逻辑
BTB BTB.S 闭 闭 断 合 开 或 辅助断开继 电器动作 或 故障 信号 BTB.S 断
56
EPC的控制逻辑
发电机全部 断开 EPC 外电源相序 正确 与 闭 断 合 开 EPC.S置 接通位 或 过压保护 EPC.S置 断开位 任一发电机 接通
同步汇流条
外电源
EPC
47
故障状态 1
Gen1 Gen2 Gen3 Gen4
GCB1
GCB2
GCB3
GCB4
负载汇流条
BTB1 BTB2 BTB3 BTB4
同步汇流条
外电源
EPC
48
故障状态 2
Gen1 Gen2 Gen3 Gen4
GCB1
GCB2
GCB3
GCB4
负载汇流条
BTB1 BTB2 BTB3 BTB4
4
VSCF优点（与CSCF比较）
电能质量高，无频率瞬变现象； 能量转换效率高，比CSCF高了近

10%； 旋转部件少，可靠性高； 电源系统结构灵活，除发电机必须 安装在发电机附件机匣内，其它部 件安装位置可以按需放置； 能够实现无刷起动发电； 生产和使用维护方便，有利于减少 飞机全寿命期费用 5
22
交流发电机并联运行的
优点
电压负载在供电的各发电机之间均匀分配 多发电机系统中，一台发电机发生故障不
会导致主系统停止供电； 在某些使用条件下，安装容量在给定的时 间-电压干扰特性下，能满足更大的起动电 流和尖峰负载的要求，同时能更有效地利 用发电机的安装容量； 并联系统可以使反延时的过流保护装置动 作更迅速 23
发电机励磁控制继电器 (GCR)
GCR：Generator Control Relay 发电机断路器 (GB)(又称为发电机接触器GC或发电 机控制断路器GCB) GB：Generator Breaker GC： Generator Contactor GCB： Generator Control Breaker 汇流条连接断路器(又称并联断电器) (BTB) BTB：Bus Tie Breaker 外电源接触器 (EPC) EPC：External Power Contactor 52
+ +
-
-
12
励磁电流的开关控制
+ +
-
-
13
励磁线圈平均电压
Ue ton
周期：T ton toff
toff T
U e ( av ) t
Ie it2 itav it1 ton T t
ton E E T
14
晶体管的导通比(占空比 )
定义：功率管在一个周期里的相对导
通时间（导通时间与周期的比值）
External Power Contactor
飞机停在地面，接上外电源时，它决定外电源是 否向机上电网供电。
37
控制保护装置的作用: 人工或自动地接通、
断开或转换上述开关装置。
控制: 主要是根据供电方式的需要及一定的
逻辑关系，控制上述那些发电机和电网的开 关元件，以完成发电机和电网主要汇流条的 接通、断开或转换工作。
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三、关联供电的控制关系
Gen1 Gen2 Gen3 Gen4
GCB1
GCB2
GCB3
GCB4
负载汇流条
BTB1 BTB2 BTB3 BTB4
同步汇流条
外电源
EPC
46
关联供电的控制关系-并联
Gen1 Gen2 Gen3 Gen4
GCB1
GCB2
GCB3
GCB4
负载汇流条
BTB1 BTB2 BTB3 BTB4
57
§4.3 变速恒频
交流电源
1
变速恒频电源系统
简称VSCF
(Variable Speed Constant Frequency)
电子变换器 115/200V400Hz三相交流电
2
VSCF电源的构成方框
Vn
变频交流发电机 fv
电子变换器
fc
控制器
3
VSCF电源变换器有两种 类型
交交型 交直交型
Gen2
GB2 BUS2
转换继电器1 转换汇流条1
转换继电器2
转换汇流条2
40
1. 地面外电源供电
Gen1 外电源
EPC BUS1 GB1 BTB1 APU Gen1 APU GB BTB2
Gen2
GB2 BUS2
转换继电器1 转换汇流条1
转换继电器2
转换汇流条2
41
2. APU发电机供电
Gen1 外电源