一种飞机配电系统直流稳压电路、设计方法及应用技术方案

本发明专利技术提供了一种飞机配电系统直流稳压电路、设计方法及应用，涉及飞机配电技术领域，不需要负载与电源间的通信和反馈，也不需要复杂的控制手段，能够在负载跳变时实现飞机配电系统的直流稳压输出；该直流稳压电路包括直流电源、高频逆变电路、第一耦合器、谐振补偿回路、第二耦合器、整流电路和负载；所述直流电源、所述高频逆变电路和所述第一耦合器依次连接；所述谐振补偿回路的第一端与所述第一耦合器耦合连接，第二端与所述第二耦合器耦合连接；所述第二耦合器、所述整流电路和所述负载依次连接；所述第一耦合器与所述谐振补偿回路之间以及所述第二耦合器与所述谐振补偿回路之间耦合线圈的最优错位范围均为0

【技术实现步骤摘要】
一种飞机配电系统直流稳压电路、设计方法及应用


[0001]本专利技术涉及飞机配电
，尤其涉及一种无需反馈的飞机配电系统直流稳压电路、设计方法及应用。

技术介绍

[0002]用电能代替液压能、气能的多电飞机能够有效减轻飞机动力系统重量，减小油耗，提升系统的可靠性和经济性，是未来飞机发展的必然趋势。随着电力电子技术的不断成熟和完善，飞机的电气系统正逐步向电力电子化的方向发展，波音787飞机就应用了大量的电力电子技术及装置，包括变频交流发电机、变压整流器、静止变流器、电刹车供电电源等等。然而大量非线性电力电子电路的应用会使得系统的输出特性变得十分复杂，其中某个参数的微小变动可能会导致系统输出电压、电流等电气量产生较大的变化，因此为了保证负载跳变时飞机配电系统中直流电压的稳定输出，飞机中如INV、E
‑
BPSU、SPU等元件均采用DC/DC电路来稳压。
[0003]现有技术中用于飞机配电系统直流稳压的DC/DC电路的基本原理是：利用分压电阻对输出端电压进行采集，将采样结果传输到VFB端(反馈端)，反馈端将采集到的信号与给定电压进行对比，将结果通过运算放大器进行输出，调节载波来产生相应的PWM信号，以此改变开关管的占空比，从而实现恒压闭环控制。这种方法实质上是开关管按照减小采集电压与给定电压差值的目标进行调节，需要相对复杂的控制策略，且通信电路一旦受到干扰，反馈输出端就可能存在延迟甚至接收不到采集信号，使输出电压出现过冲，几个周期后才能逐渐趋于平稳。因此，DC/DC电路存在控制较为复杂且反馈通信电路可靠性低、成本较高等问题。
[0004]因此，有必要研究一种无需反馈的飞机配电系统直流稳压电路、设计方法及应用来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种飞机配电系统直流稳压电路、设计方法及应用，不需要负载与电源间的通信和反馈，也不需要复杂的控制手段，能够在负载跳变时实现飞机配电系统的直流稳压输出。
[0006]一方面，本专利技术提供一种飞机配电系统直流稳压电路，所述直流稳压电路包括直流电源、高频逆变电路、第一耦合器、谐振补偿回路、第二耦合器、整流电路和负载；
[0007]所述直流电源、所述高频逆变电路和所述第一耦合器依次连接；
[0008]所述谐振补偿回路的第一端与所述第一耦合器耦合连接，第二端与所述第二耦合器耦合连接；
[0009]所述第二耦合器、所述整流电路和所述负载依次连接。
[0010]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述高频逆变电路为由四个高频开关管构成的单相桥式逆变电路。
[0011]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第一耦合器包括并联的第一耦合电感和第一谐振电容；所述第二耦合器包括串联的第二耦合电感和第二谐振电容。
[0012]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述谐振补偿回路包括第三耦合电感、第四耦合电感和第三谐振电容，所述第三耦合电感、所述第三谐振电容和所述第四耦合电感依次并联；
[0013]所述第三耦合电感与所述第一耦合电感耦合连接；所述第四耦合电感与所述第二耦合电感耦合连接。
[0014]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第一耦合器与所述谐振补偿回路之间以及所述第二耦合器与所述谐振补偿回路之间耦合线圈的最优错位范围均为0
‑
25cm。
[0015]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，通过调整所述第二耦合器的占空比使所述负载接收到的电压为某一定值并提高该电压在负载跳变时的稳定性。
[0016]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述高频逆变电路将直流电转换成交流电，所述交流电的频率与所述第一耦合器的谐振频率、所述谐振补偿回路的谐振频率以及所述第二耦合器的谐振频率均相同。
[0017]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第一耦合器和所述第二耦合器中的耦合电感均采用圆角矩形结构的电感芯，并在所述电感芯上绕设线圈材料。
[0018]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述线圈材料为由数千股细线绕制成的利兹线。
[0019]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述谐振补偿回路采用双极型DD线圈，能够使中间回路的两个电感L4、L5解耦。
[0020]另一方面，本专利技术提供一种如上任一所述的飞机配电系统直流稳压电路的设计方法，所述方法的步骤包括：
[0021]S1、器件参数选定：根据直流稳压电路要实现的谐振频率分别确定高频逆变电路中开关管的开关频率；以上述谐振频率作为第一耦合器、谐振补偿回路以及第二耦合器的谐振频率，确定第一耦合器、谐振补偿回路以及第二耦合器中耦合电感以及谐振电容的参数；
[0022]S2、对线圈在不同错位距离下的互感值进行分析，确定第一耦合器与谐振补偿回路之间以及第二耦合器与谐振补偿回路之间耦合线圈的最优错位范围；
[0023]S3、根据S1中确定的器件参数以及S2中确定的最优错位范围，模拟仿真出如上任一所述的直流稳压电路，并确定所述直流稳压电路的最优占空比；
[0024]所述最优占空比的条件是在负载跳变时所述负载接收到的电压能够保持稳定；
[0025]S4、根据S1中确定的器件参数、S2中确定的最优错位范围以及S3的最优占空比，搭建实物的直流稳压电路。
[0026]再一方面，本专利技术提供一种如上任一所述的飞机配电系统直流稳压电路的应用，所述直流稳压电路应用于飞机配电系统中各元件的DC/DC电力变换的场景。
[0027]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述各元件为INV、E
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BPSU或SPU元件中，也可以是其他需要DC/DC电力变换的场景。
[0028]与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：本专利技术提供的飞机配电系统直流稳压电路，针对采用DC/DC电路来稳压存在的控制较为复杂且反馈通信电路可靠性低、成本较高等问题，能够实现不需负载与电源间的通信和反馈，也不需要复杂的控制手段，就能实现在负载变化时飞机配电系统的直流稳压输出；
[0029]上述技术方案中的另一个技术方案具有如下优点或有益效果：本专利技术针对飞机配电系统中的直流稳压电路拓扑提出的一种设计方法，可应用于飞机配电系统中INV(静止变流器)、E
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BPSU(电刹车供电单元)、SPU(启动功率单元)等元件中的DC/DC电力变换，能够有效解决上述元件中DC/DC变换电路控制较为复杂且反馈电路可靠性低、成本高等问题，实现在负载跳变时的稳压输出，并保证较高传输效率。
[0030]当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞机配电系统直流稳压电路，其特征在于，所述直流稳压电路包括直流电源、高频逆变电路、第一耦合器、谐振补偿回路、第二耦合器、整流电路和负载；所述直流电源、所述高频逆变电路和所述第一耦合器依次连接；所述谐振补偿回路的第一端与所述第一耦合器耦合连接，第二端与所述第二耦合器耦合连接；所述第二耦合器、所述整流电路和所述负载依次连接。2.根据权利要求1所述的飞机配电系统直流稳压电路，其特征在于，所述高频逆变电路为由四个高频开关管构成的单相桥式逆变电路。3.根据权利要求1所述的飞机配电系统直流稳压电路，其特征在于，所述第一耦合器包括并联的第一耦合电感和第一谐振电容；所述第二耦合器包括串联的第二耦合电感和第二谐振电容。4.根据权利要求3所述的飞机配电系统直流稳压电路，其特征在于，所述谐振补偿回路包括第三耦合电感、第四耦合电感和第三谐振电容，所述第三耦合电感、所述第三谐振电容和所述第四耦合电感依次并联；所述第三耦合电感与所述第一耦合电感耦合连接；所述第四耦合电感与所述第二耦合电感耦合连接。5.根据权利要求1所述的飞机配电系统直流稳压电路，其特征在于，所述第一耦合器与所述谐振补偿回路之间以及所述第二耦合器与所述谐振补偿回路之间耦合线圈的最优错位范围均为0
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25cm。6.根据权利要求1所述的飞机配电系统直流稳压电路，其特征在于，所述高频逆变电路将直流电转换成交流电，所述交流电的频率与所述第一耦合器的谐振频率、所述谐振补偿回路的谐振频率以及所述第二耦合器的谐振频率均相同。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：于丰玮，白志强，刘卫芳，张静，秦亚南，高鹏飞，史超，隋政，
申请(专利权)人：中国商用飞机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：