一种多电飞机直流供电系统保护方法技术方案

本发明专利技术公开了一种多电飞机直流供电系统保护方法，该保护方法采用一种新型直流固态断路器，实现多电飞机直流供电系统的短路保护。这种新型直流固态断路器,该双向直流固态断路器主要由第一晶闸管、第二晶闸管、第一变压器、第二变压器以及第一电容、第二电容构成；其不需要外加检测和控制电路就可以快速响应系统典型短路故障，实现对多电飞机直流供电系统的保护作用，该断路器结构简单，采用元件较少，电流仅需流经变压器初级线圈和一个晶闸管就可以流向负载侧，通态损耗较低。通态损耗较低。通态损耗较低。

【技术实现步骤摘要】
一种多电飞机直流供电系统保护方法

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[0001]本专利技术属于多电飞机直流供电系统保护领域，尤其涉及一种新型直流固态断路器拓扑结构。

技术介绍
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[0002]随着航空事业的不断发展，多电飞机技术MEA已经成为未来先进飞机发展的趋势，在结构，重量，可靠性，维修性，使用费用等多个方面均优于传统飞机，因而，对于多电飞机电气系统提出了新的要求，在直流供电系统保护方面，要求其具有可靠性高，故障保护能力强的特点。
[0003]目前飞机上，短路故障，过、欠压故障，过流故障等都有相应的保护装置。其中，电流保护装置主要是对短路故障或者过流故障进行保护，常用的有熔断器、断路器等。熔断器直流系统中最简单，最常用的保护装置，属于单次使用设备，发生熔断后必须更换，不能重复使用，而断路器可以重复使用，是一种可靠性高，实用性强的电流保护装置。
[0004]直流断路器可以分为机械式，全固态式和混合式三种，但是机械式和全固态式直流断路器的开关速度均受到机械开关的影响，开关速断较慢。全固态式直流断路器以其开关速度快，可以无弧、无光、无声响的切断故障等优点，成为直流断路器中的一种优良结构，近年来得到不断发展。
[0005]申请号CN202010301027.X公开了一种双向直流固态断路器，该断路器用现有的分流器代替霍尔电流传感器，降低生产成本。电压和电流变换率的检测不需要经过隔离直接进入系统控制器，实现了快速检测故障作用。但是该断路器依旧需要依靠控制系统处理来完成断路器的断开，此外，断路器需要增加电流检测电路，才能完成故障电流的检测。
[0006]申请号CN201810446025.2公开了一种双向直流固态断路器，可以应用于直流供电系统保护中。断路器采用三线圈变压器实现能量双向流动，不需要电流检测与断路器控制电路，使用半导体开关元件较少，降低了断路器的复杂性。但是三线圈变压器的使用，增加了电路计算的复杂性。
[0007]针对现有直流固态断路器结构复杂，通态损耗较高的问题，提出一种新型直流固态断路器保护装置。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种基于直流固态断路器的多电飞机直流供电系统保护方法，保障供电系统的安全运行，主要解决了目前现有直流固态断路器结构复杂，通态损耗较高的问题。具体地，本专利技术的目的在于改善以下几个方面：新型直流固态断路器保护装置，采用元件较少，结构简单，无需额外控制电路，稳态时电流只流经变压器初级线圈和晶闸管流向负载侧，通态损耗较低。
[0009]本专利技术为解决以上技术问题所采取的技术方案是：
[0010]双向直流固态断路器串接于多电飞机直流供电系统中,当所述多电飞机直流供电
系统出现典型短路故障时，所述双向直流固态断路器及时响应，在微秒级时间内断开，隔离故障；其中,所述双向直流固态断路器主要由第一晶闸管、第二晶闸管、第一变压器、第二变压器以及第一电容、第二电容构成；
[0011]双向直流固态断路器结构包括直流电源(9)，第一晶闸管(1)、第二晶闸管(2)、第一变压器初级线圈(3)、第一变压器次级线圈(4)、第二变压器初级线圈(5)、第二变压器次级线圈(6)、第一电容(7)以及第二电容(8)，第一引出端子(14)、第二引出端子(21)、第三引出端子(25)、第四引出端子(26)，其中，所述第一晶闸管(1)的阳极与所述第一变压器初级线圈(3)的异名端连接于连接点17，所述第一晶闸管(1)的阴极与所述第一变压器次级线圈(4) 的异名端连接于连接点18；所述第一变压器次级线圈(4)的同名端与所述第二电容(8)的正极连接于连接点24，所述第二电容(8)的阴极作为第四引出端子(26)；所述第二晶闸管(2)的阳极与所述第二变压器初级线圈(5)的异名端连接于连接点20，所述连接点20与所述连接点18相交于所述第二引出端子(21)，所述第二晶闸管(2)的阴极与所述第二变压器次级线圈(6)的异名端连接于连接点16，所述连接点16与所述连接点15相交于所述第一引出端子 (14)，所述第二变压器次级线圈(6)的同名端与所述第一电容(7)的正极连接于连接点23，第一电容(7)的负极作为所述第三引出端子(25)，直流电源(9)的正极与所述第一引出端子(14)连接，直流电源(9)的负极与所述第三引出端子(25)、所述第四引出端子(26)连接，供电系统负载与所述第二引出端子(21)和所述第四引出端子(26)连接。
[0012]其中，双向直流固态断路器通过两个反方向放置的所述第一晶闸管(1)、所述第二晶闸管(2)实现能量的双向流动，其中，稳态时，电流流经变压器初级线圈和晶闸管流向负载侧；短路故障时，第一电容(7)以及第二电容(8) 快速放电，变压器次级线圈与电容串联，故障暂态电流逐渐增大，变压器初级线圈感应电流与稳态电流方向相反，晶闸管电流逐渐减小至零；第一电阻(10) 和第一二极管(11)串联后，并联于所述第一变压器初级线圈(3)两侧，构成续流回路；第二电阻(13)和第二二极管(12)串联后，并联于所述第二变压器初级线圈(5)两侧，构成续流回路；在所述双向直流固态断路器断开后，续流回路用于电感初级线圈的能量缓冲；
[0013]一种多电飞机直流供电系统保护方法，通过将上述直流固态断路器装置串接于供电系统中，当系统发生短路故障时，短路电流瞬间增大，断路器检测到系统电流的故障变化，及时断开，保护供电系统的安全运行。
[0014]本专利技术与现有技术相比的有益效果是：
[0015]1、从多电飞机直流供电系统短路保护来说，采用该直流固态断路器装置，有效发挥了固态断路器快速性的优点，保障供电系统安全运行。
[0016]2、从断路器结构来说，该断路器使用元件少，结构简单，并且采用两个变压器代替电感，有效缩小了断路器体积。
[0017]3、从系统通态损耗来说，电流仅流过变压器初级线圈和晶闸管就可以传递到负载侧，有效降低了流经较多半导体元件所增加的通态损耗。
[0018]上述说明，仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述说明和其它目的、特征及优点能够更明显易懂，特举较佳实施例，详细说明如下。
附图说明
[0019]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0020]图1为多电飞机直流供电系统保护原理图；
[0021]图2为本专利技术设计的双向直流固态断路器结构图；
[0022]图3为第二电容正极放电电压波形；
[0023]图4为第一晶闸管电流波形；
[0024]图5为第一晶闸管电压波形；
[0025]图6为负载电压波形；
[0026]图7为多电飞机直流供电系统侧电流波形；
[0027]图2中，1
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第一晶闸管、2
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多电飞机直流供电系统保护方法，其特征在于，双向直流固态断路器串接于多电飞机直流供电系统中,当所述多电飞机直流供电系统出现典型短路故障时，所述双向直流固态断路器及时响应，在微秒级时间内断开，隔离故障；其中,所述双向直流固态断路器主要由第一晶闸管、第二晶闸管、第一变压器、第二变压器以及第一电容、第二电容构成。2.根据权利要求1所述的多电飞机直流供电系统保护方法，其特征在于，双向直流固态断路器结构包括第一晶闸管(1)、第二晶闸管(2)、第一变压器初级线圈(3)、第一变压器次级线圈(4)、第二变压器初级线圈(5)、第二变压器次级线圈(6)、第一电容(7)以及第二电容(8)，第一引出端子(14)、第二引出端子(21)、第三引出端子(25)、第四引出端子(26)，其中，所述第一晶闸管(1)的阳极与所述第一变压器初级线圈(3)的异名端连接于连接点17，所述第一晶闸管(1)的阴极与所述第一变压器次级线圈(4)的异名端连接于连接点18；所述第一变压器次级线圈(4)的同名端与所述第二电容(8)的正极连接于连接点24，所述第二电容(8)的阴极作为第四引出端子(26)；所述第二晶闸管(2)的阳极与所述第二变压器初级线圈(5)的异名端连接于连接点20，所述连接点20与所述连接点18相交于所述第二引出端子(21)，所述第二晶闸管(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟林，陶育菲，艾凤明，王雨峰，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：