航空供电系统复习(全)

第一章概述1.用电设备分类:按重要性分类､按负载类型分类按重要性质分：飞行关键负载，飞行必要负载，一般负载；按负载性质分：线性负载，电机负载，非线性负载。按功用分：1.发动机和飞机的操纵控制设备。2.机上人员生活和工作所需设备。3.完成飞行任务所需的设备。按用电种类分：直流用电设备和交流用电设备。2.航空器的一次能源､二次能源;航天器的一次能源､二次能源航空器一次能源：发动机；二次能源：液压能，气压能。航天器一次能源：运载火箭；二次能源：电源。3.航空航天器供电系统的概念包括哪些部分､飞机电气系统的概念供电系统是电能的产生、变换、输送、分配部分的总称，通常分为电源系统和输配电系统。飞机电气系统：供电系统和用电设备一起的总称。4.飞机电源系统､输配电系统的组成电源系统：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.飞机配电系统的种类：常规式、遥控式、固态式6.低压直流､CSCF､VSCF电源系统的优缺点（现代飞机主电源）低压直流——优点：技术成熟、启动/发电、不中断供电。缺点：低压，功率大时电流大，电缆重；电刷和换向器，发电机容量难以提高（18KW）。电源调节点电压为28.5V。CSCF——优点：耐高温工作环境、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；难于实现起动/发电一体化。VSCF——优点：电能质量高，转换率高；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：允许工作温度低；承受过载和短路能力较差。7.400Hz交流电用于三相四线制的原因1．三相发电机和电动机结构效率高，体积重量相同时三相电机的功率大；2.三相电动机易于起动且启动力矩大；3.三相四线制输配电，可得到两种电压—线电压和相电压，以飞机金属机体为中线，输电线重量轻；4.中线接地的三相电动机一相断开时仍能旋转。8.飞机供电系统的工作状态正常：执行预定任务而未故障；非正常：短暂失控状态；应急：主电源全部故障，无法供电，必须由应急电源供电。9.飞机电源系统的容量是指它的主电源容量，等于该机上主发电机台数（对VSCF为发电通道数）与电机（或电源）额定容量的乘积。直流电源容量单位为千瓦，交流电源为千伏安。10.航空航天器设备的工作条件(环境)气候条件——温度：变化范围大，变化速度快；高度：气体密度降低，散热性能变差；湿度：潮湿引起绝缘性能下降；霉菌：绝缘性能下降；盐雾：绝缘性能下降，设备腐蚀；沙尘：绝缘、磨损。机械条件——振动：机械谐振，结构强度；冲击：结构强度、活动触点；加速度：继电器触点，活动触点。化学和核因素——有害气体：引发火灾，爆炸；有害液体：腐蚀；电磁辐射、高能粒子辐射：干扰。11.航空､航天器对供电系统的基本要求：可靠性、费用、维修性、重量、和供电质量。12.直流供电系统的电能质量主要由稳态电压极限丶电压脉动和电压瞬变三个指标衡量。13.交流供电系统的电能质量包括电压和频率两个方面。电压质量指标有稳态电压极限，电压波形，三相电压对称性，电压调制和电压瞬变等5个方面。14.电磁兼容性是系统及其部件在总的电磁环境下按规定要求完成其功能的能力。必须防止供电系统中干扰信号影响用电设备的运行，同时也要抑制用电设备产生的干扰影响供电系统的工作。第二章化学电源和特种电源重点:概念1.化学电源的概念将化学能直接转换为电能的装置，，有原电池（又称一次电池）丶蓄电池（又称二次电池）丶储备电池（又称激活电池）和燃料电池四类。2.三种蓄电池的工作原理及其特点(了解)铅蓄电池12HK-28HK表示航空用，12表示串联单格3.蓄电池电气性能的主要参数电池个数，因每个单格电池的额定电压为2V，故电池组的额定电压为电动势丶内电阻丶充放电曲线丶容量和自放电24V，28表示电池容量，单位为A*h4.温度降低，内电阻增大。充电时间增加，内电阻减小。放点时间增加，内电阻增大。5.铅蓄电池放电特性曲线是指以一定电流放电时，电池端电压与时间关系的曲线。（1.放电电流小，则放电时间长，电池电压高，终止电压也较高，反之亦反。2.电解液温度高，内阻小，放电电压高，放电时间长）6.自放电现象铅蓄电池的极板和电解液中往往含有金属杂质，它们与极板有效材料构成微型电池，并由电解液短路。即使外电路未接通，也存在内部电化学反应，消耗有效材料，这就是自放电现象。因此长期存储的铅蓄电池必须定期充电。7.与铅蓄电池不同，锌银电池不能通过检测端电压来判断放电程度，而应用安时表来确定放电情况。8.燃料电池的工作原理及其与其他电池的异同点a.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存储装置。b.工作原理——酸性电解质：错误!未找到引用源。碱性电解质：错误!未找到引用源。发电时需连续不断送入燃料和氧化剂，排出反应物，排出废热，维持电池温度恒定。9.太阳电池概念利用太阳光能转换为电能的半导体器件10.硅太阳电池的特性由以下几个主要参数表征：等效电路，伏安特性，短路电流，开路电压，输出功率，光谱响应和温度特性。11.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。第三章电力电子变换器1.电力电子变换器的类型：整流器，直流变换器，逆变器，交交变换器2.单相逆变器的四种波形控制方式及其优缺点（图3-10，P48）a.方波逆变（180°导通型）——优点：控制简单。缺点：谐波含量丰富，输出电压不可调。b.180o-2θ脉宽调制波——优点：可调压，可有选择地消除谐波；缺点：调压和消除谐波不可兼顾，谐波仍然很丰富。c.SPWM逆变（单极性正弦脉宽调制波和双极性正弦脉宽调制波）——多个脉宽调制波，且每个波的宽度按正弦规律分布，开关频率高，谐波小。d.最优SPWM逆变（开关点预置型正弦脉宽波）——总谐波最小，或某次谐波为0，同时基波最大。优点：谐波含量小，可有选择地消除低次谐波。低开关频率，高基波电压。缺点：不能调压。3.180°导通型三相逆变器的工作原理及其输出电压波形特征（图3-12，P52）a.构成：6只晶体管及与之反向并联的二极管。b.导通规律:同一支路上下管各导通180o,三相相差120o。c.波形特点：相电压波形为六阶梯波。d.电压幅值：线电压为错误!未找到引用源。相电压为错误!未找到引用源。e.相电压和线电压无3及其倍数次谐波；5、7次谐波相位相反。4.双通道阶梯波合成型三相逆变器拓扑结构､工作原理､波形特征､优缺点分析（图3-13，P53）a.拓扑结构——逆变器1：输出变压器——原副绕组均为星形连接，变比为1：1。逆变器2：输出变压器——原边三角形，副边绕组中点互不相连，变比错误!未找到引用源。第二台比第一台开关角滞后30o。b.工作原理：错误!未找到引用源。c.波形特征:12阶梯波。（第一台逆变器的变压器副绕组相电势为6阶梯波，而第二台的为120°方波。如果逆变器的晶体管均比第一台滞后30°电角导通，则两变压器副绕组电势波形为合成电势12阶梯波）d.优缺点：基波加大一倍，谐波次数降低，只有12n±1次，最低谐波次数升高，滤波器体积重量减小，输出功率增大一倍。5.常用飞机静止交流器构成原理有三类1.推挽式逆变器2.升压直流变换器和阶梯波合成逆变器组合3.单端反激式直流变换器和正弦脉宽调制型逆变器的组合6.变压整流器结构及其工作原理(了解)第四章航天器供电系统1.航天器供电系统是由航天器上用于电能产生丶存储丶控制丶传输与分配的子系统。2.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。3.太阳电池阵供电系统的组成太阳电池阵、蓄电池组、电源调节设备、电能变换及传输分配设备。（蓄电池作用是在航天器进入地球阴影区丶太阳电池不能发电时供电，或在需求功率超过太阳电池阵功率时供电）4.并联型电源功率调节器的拓扑结构及其工作原理（图4-4，P67）由场效应管V，二极管D，电容C等构成。场效应管V工作在开关状态，且为PWM工作方式，则错误!未找到引用源。为使错误!未找到引用源。不变，当错误!未找到引用源。。可通过调节占空比来实现输出电压的调节。4.S3R的原理(了解)5.各种不同的飞行器对电池的选用原则？第五章飞机直流电源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､高压直流电源系统结构､优缺点低压直流——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、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。高压直流——结构：主电源：无刷直发；辅助电源：APU，发电机；应急电源：蓄电池或应急发电机。优点：供电网络容量，采用无刷电机解决直流电机换向问题，与115v/220v交流电源匹配方便；缺点：绝缘问题。3.减轻电机重量的有效方法1.提高发电机最低工作转速2.提高电磁负荷4.改善电机换向，减少电刷下火花是飞机直流发电机可靠工作的重要条件。5.飞机直流发电机（18kw）的特性（图5-1，P76-77）低转速时电机主磁路较饱和，高速时则不饱和。转速升高后，主磁路不饱和了，在同样附加极磁势作用下，极下磁通增大，导致超越换向，而超越换向元件的电枢反应有增磁作用，使调节特性在轻载时下凹，会使电压调节器工作不稳定，故应限制下凹量。5.低压直流发电机常用内冷式强迫吹风冷却，液体冷却。6.三种直流发电机的电压调节方式及其原理（图5-12、13、15，P81-84）振动式调压器——基本构成：检测：电磁铁线圈；基准：反作用力弹簧；比较：共同作用；放大执行：触点和Rg。碳片式调压器（无触点）——工作原理：碳柱电阻：接触电阻，与压力有关；电磁工作线圈：检测；反作用弹簧：基准；三力平衡：错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。均衡电路：供并联使用。晶体管调压器——采用PWM控制，改变加在Wf上的平均电压，可以减小损耗。错误!未找到引用源。7.晶体管电压调节器的电路结构及其组成部分（图5-18，P88）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。8.直流电源并联运行的条件和负载分配方式及目的并联的基本条件：电源极性、电源电压与电网相同；负载分配方式：均分；目的：提高并联电源容量利用率。9.直流电源并联运行电流差产生的原因分析（图5-19，P89）错误!未找到引用源。调节误差：错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。空载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。10.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（图5-22，P92）工作原理——发电机正常工作时：为负载和蓄电池充电；负载较大时：发电机和蓄电池共同向电网供电；发电机故障或停车时：蓄电池向电网供电。并联条件：电源极性丶电压与电网相同。优点——电网电压脉动小。电网电压瞬变小：发电机卸载U↑，但充电电流增大。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。电流分配——配合：错误!未找到引用源。发电机→蓄电池和负载电压分配——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。航空蓄电池：24—31.2v；发电机调节点电压：28.5v；可以协调工作。对蓄电池的要求：未充足的蓄电池不能装机使用。因为充电电流过大。降低电池寿命；发电机在小负载时就过载；发电机故障；不能提供需要的应急供电11.直流电源控制中设置反流保护的原因及其工作原理（图5-27、28，P94）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，会对其他电源产生过载损害，同时该发电机会由发电状态变为电动状态。因此要设置反流保护器，当反流达到一定数值后讲该发电机与电网脱开。工作原理：反流达一定值时，极化继电器