航电复习

第一章概述复习1.用电设备分类：按重要性分类、按负载类型分类按重要性分：飞行关键负载：影响飞机安全飞行飞行必要（重要）负载一般负载负载特性分类线性负载电机负载(异步机)非线性负载2.航空器的一次能源、二次能源；航天器的一次能源、二次能源航空器的一次能源:产生推力、升力或拉力使飞行器飞行的动力装置。二次能源:设备运行、人员生活所需的能源，其能量的来源是一次能源或其它物理、化学、机械能源。航天器的一次能源-运载火箭航天器的二次能源-电源3.航空航天器供电系统的概念及其组成、飞机电气系统的概念供电系统航空航天器电能产生、变换、传送与分配部分的总称。飞机电气系统供电系统和用电设备一起总称。供电系统组成电源系统和输配电系统。4.飞机电源系统、输配电系统的组成飞机电源系统的组成主电源辅助电源应急电源二次电源地面电源输配电系统电网配电装置5.飞机供电系统的发展历程低压直流→恒频交流(恒速恒频；变速恒频）→变频交流:B787,A380→混合电源→高压直流：F-22,F-356.低压直流、CSCF、VSCF、高压直流、变频交流电源系统的优缺点1.低压直流电源优缺点优点：技术成熟；起动/发电；不中断供电缺点：低压，功率大时电流大，电缆重电刷和换相器，发电机容量难以提高(18kW)二次电源效率低，重量大2.恒速恒频电源的优缺点：优点：耐高温度工作环境、过载能力强；电压高，电流小（与低压直流比）；三相/单相。缺点：CSD(constantspeeddriver)生产、制造维护困难；电能变换效率低,主电源效率70%；电能质量难于进一步提高；难以实现起动/发电一体化。3.VSCF优点：电能质量高电能转换效率高旋转部件少，工作可靠结构设计的灵活性大能实现无刷起动发电生产使用维修、方便缺点：允许工作温度较低承受过载和短路能力较差4.270V高压直流电源系统优点：电压高，电流小，电机转速高，体积小，不中断供电系统存在的问题：有刷电机的高空换向问题；开关电器的高空灭弧问题。5.变频交流电源系统优点：系统容量大，电能转换效率高，结构简单，可靠性好，可兼容大部分400Hz恒频负载存在的问题：异步电机驱动控制问题；大容量发电机设计问题；宽变频输出对后级负载的影响；……7.飞机供电系统的工作状态工作状态正常：执行预定任务而未故障。非正常：短暂失控状态。局部供电电压、频率短时超过正常值。如：短路，保护器动作，故障隔离后，系统又恢复正常。应急：主电源全部故障，无法供电，必须由应急电源供电。8.影响飞机电源系统实际容量的因素影响实际容量的因素冷却条件:飞机飞行的高度与速度：(1)高度：入口温度低但流量小。(2)高速：超音速，入口风温高。发电机转速发电机并联馈电线9.航空、航天器对供电系统的基本要求基本要求：可靠性、费用、维修性、重量和供电质量。评价权重：30%24%20%20%6%第二章化学电源和特种电源复习重点：概念1.铅酸、铬镍、锌银电池的工作原理及其特点（了解）铅酸正电极：PbO2负电极：Pb电解液：H2SO4铬镍优点：电动势与电解液浓度，温度关系不大。终止电压与放电电流有关。一般要求恒流充电(均匀),而不是浮充(恒压充电）。锌银电池正极负极电解液AgZnKOH氧化态ZnOZnO2.锂电池的组成及其优、缺点组成:由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池；优点：能量密度高，可达450Wh/dm3和150Wh/kg平均输出电压高(约3.6V)，为Ni-Cd、Ni-MH电池的3倍输出功率大。自放电小，每月10%以下，不到Ni-Cd的一半。无记忆效应（对比镍镉电池），循环性能优越可快速充放电充电效率高。工作温度范围宽对环境较为“友好”，称为绿色电池使用寿命长缺点：成本高安全性问题与普通电池的相容性差3.燃料电池的工作原理、优点及其与其他电池的异同点共同点化学能直接转换成电能。不同点燃料电池是能量转换装置，其他化学电池是能量储存装置。燃料电池的优点高效率无污染、低噪声整个能量转换过程不涉到机械能的转换4.各种电池的应用领域航空领域:蓄电池航天飞机：燃料电池地球轨道航天器：太阳能电池、蓄电池宇宙探测器：核电池等第三章航天器供电系统复习1.航天器供电系统的概念、卫星供电系统基本组成航天器供电系统：航天器上用于电能产生、存储、控制、传输与分配的子系统。典型卫星供电系统基本组成：发电装置、能量储存装置、电源控制和配电装置等(各装置又有不同种类和数量的装置或部件组成)2、不同寿命的卫星适用的各种能源类型仅几天到十几天寿命的航天器选择银锌蓄电池或锂电池；执行短期飞行任务的大功率（几千瓦至几十千瓦）飞行器，尤其是载人飞船，氢氧燃料电池组是最好的选择；核电源适用于在光照条件差、温度高或有尘埃流的恶劣空间环境条件下工作的卫星，多用于行星探测和某些长寿命的军事卫星；寿命为几个月、几年、十几年的卫星来说，功率为几千瓦到上万瓦的卫星来说，往往选择太阳电池阵。3.太阳电池阵供电系统的组成太阳电池阵：将光能直接转换为电能的发电装置蓄电池：在太阳电池不能发电或在需求功率超过太阳电池阵功率时供电电源调节设备：使电源母线的电压控制在允许变化范围内电能变换设备：用于获得不同电压或电流的电能配电设备：将电源能量输送到个用电设备4.太阳电池阵功率调节器类型、并联型电源功率调节器的拓扑结构及其工作原理三种调节方式：并联调节器、串联降压式、串联升压式5、太阳电池阵电源类型汇流条电压不调节的系统电源汇流条电压在太阳光照射时调节的系统电源汇流条电压全调节的系统6.S3R的原理、S4R的结构特点及优点PV1SR1PV2PV3PV4PV5SR2SR3SR4SR5C1C2C3C4C5MEAUrefUoUeUg1Ug2Ug3Ug4Ug5Uk2Uk3Uk4Uk5V1V2V3V4V5D5D4D3D3D1Uk1uuttUg1Ug1Ug2Ug3Ug4Ug5Uk3Ue(a)调节器原理图(b)控制逻辑波形五个锯齿波周期和脉动幅值相同，但直流电平不同。S3R调节器相比并联调节器的优点：模块化设计电源滤波器简单电源响应快可靠性高电源脉动小损耗小太阳电池阵并联开关调节器串联充电调节器放电调节器PV1UoV1D1BDRV2D2（a)SR基本结构（b)SR基本电路44C串联一个二次开关V2来使每个太阳电池分阵工作在以下几种模式：对母线供电、充电、对地分流。克服了S3R功率调节技术中充电控制器直接连接在母线上带来功率损耗和质量过大的缺点7.载人航天器电源系统的特点、火箭电源的形式一、载人航天器电源系统特点：运行环境特点多电源、多供电模式极高的可靠性、安全性要求火箭电源的形式两种形式：旋转电机式和电池式第四章低压直流电源复习1.直流电源系统的组成主电源辅助电源应急电源二次电源2.低压直流电源系统结构、优缺点结构：主电源：有刷直发，28.5V（调节点），27.5V（汇流条）辅助和应急电源：蓄电池24V二次电源：旋转变流机（60年代以前）、静止变流机。优点：简单，成熟，起动发电。缺点：供电网络重、电机容量受限。3.晶体管电压调节器的电路结构及其组成部分_+EcDVijRjWj_+EcDVRjWjij(a)晶体管V开通，励磁电流ij增长(b)晶体管V截止，励磁电流经D续流图5-15晶体管调压器末级晶体管的接线图检测比较电路差动放大电路调制电路励磁电路电枢电路校正电路UUref组成：电压检测电路差动放大电路脉宽调制电路反馈电路励磁放大电路4.数字式电压调节器的优点数字调压技术具有明显的优势：（1）可以采用先进的控制算法；（2）调整控制参数简便；（3）具有数据通信和记录功能，便于实现信息共享和维护，能够远程监控和维护5.直流电源并联运行的条件、负载分配方式和负载分配的目的基本条件：电源极性、电源电压与电网相同。负载均分：提高并联电源容量利用率。6.直流电源并联运行电流差产生的原因分析飞机发电机及调压器系统（其它条件一样）空载电压（调定电压）差别会造成电流差外特性（静差）不一致会造成电流差正接线电阻不一致会造成电流差7.发电机与蓄电池并联运行的工作原理、优点、电流分配、电压匹配以及对蓄电池的要求发电机正常工作：给负载供电同时为蓄电池充电负载较大时：发电机与蓄电池共同向电网供电发电机故障或停车：蓄电池向电网供电发电机与蓄电池并联供电的好处电网电压脉动小。电网电压瞬变小：发电机卸载U↑，但I充增大。电网过载短路能力强：电机受极限电流限制，但有蓄电池后能提供很大的短路电流。U01UnFIFIbR+1RbUbInRb1Eb图5-22发电机与蓄电池并联电路发电机调电压与蓄电池电压的匹配发电机调定电压不应过高或过低过低：电池在负载较小时就开始放电，影响应急使用。过高：电池充电电流很大，过充电损坏max0bFbEUE航空蓄电池：24～31.2V可以协调工作发电机调节点电压：28.5V8.喷气式发动机起动控制方式喷气发动机电力起动直接作用式（减速器、离合器、单向离合器）起动：减速后传动发动机。起动结束，电动机断电，电机转速低于发动机转速，单向离合器脱开，防止发动机反过来传动起动机。起动发电：用电量大，发电机容量大≈电力起动机：起动发电双功能。9.复励-串励起动系统工作原理复励—串励起动系统M24V1234123456(kg.m)N(*1000r/min)1234时间为控制函数按下起动按钮→1.3s，3合→经R向电机供电，电流转矩受限，从而电机加速度受限制。起动机与发电机平稳啮合→3.8s。4合→I↑、n↑，复励方式，随n↑，I↓，T↓（可能会在某一转速下平衡）→8.5s。8.5s时1断，复励转为串励（理想空载转速无穷大），n↑至自持转速→44.3s结束。1恢复→n↑发电→＞电网电压0.3～0.7V。反流保护器2接通，发电机投入电网。10.24V-48V起动系统工作原理工作原理：第一阶段：两电池并联，经R给电机供电，24V。第二阶段：短接R，24V。第三阶段：两电池由并－串，48V。电路原理：第四阶段：复励→串励。特点：电池放电电流均匀，刚起动时I大，并联。后面I↓，串联。起动时间短：电池容量一样时，起动时间短1/4（∵E高，起动机功率大）。11.直流电源控制中设置反流保护的原因及其工作原理反流原因及危害原因：发电机电压低于电网电压，电网上其它电源将向此发电机输电。危害：（1）其他电源过载损害。（2）发电→电动。保护方法：当反流达到一定数值后该发电机与电网脱开。第五章高压直流电源复习1.高压直流的组成及其典型特征典型特征：（1）汇流条额定电压为270V，与115/200V三相交流电经桥式整流后的输出电压值相同，即高压直流电源可和115/200V三相交流电源相兼容。（2）采用无刷结构的电机（3）无触点的配电开关组成：主电源：发动机直接传动的无刷直流发电机，能够实现起动发电双功能辅助电源：辅助动力装置传动的无刷直流发电机（APU或IPU）应急电源：应急发电机或蓄电池二次电源：直-直、直-交2.高压直流发电机类型1、电磁式无刷直流发电机2、开关磁阻电机3、电励磁双凸极电机3.开关磁阻、双凸极电机工作原理（了解）4.高压直流电源系统的二次电源的类型直-直变换器270V→28V静止变流器270V→115V/400Hz第六章恒频交流电源系统复习CSCF复习1.CSCF电源系统的指标及其构成构成：CSD+Gen+GCU恒装+发电机+控制器主电源二次电源、辅助、应急指标：三相四线、115/200V、400Hz。20、30、60、90、120、150kVA。2.恒装CSD类型、特点类型：液压式、气压式、电磁式、机械式、机械液压式（最广泛使用）、空气涡轮（APU、EPU）。70年代，IDG组合传动发电机(IntegretedDriveGenerator)。特点：结构复杂，能量转换效率低，使用维护困难。成熟，最广泛使用，民机（绝大多数）、军机如Su-273.三级式无刷交流发电