飞机电源系统设计方案

中 国 民 航 大 学学生1姓名学生2姓名学生3姓名学生4姓名学生5姓名学生6姓名

《飞机电源系统》课程设计设计题目：飞机电源系统电压故障保护电路的设计专业：电气工程及其自动化班级：121142F学生姓名：黄万鹏学号：指导教师：设计时间：2015.10.1飞机电源系统课程设计任务书 4黄万鹏学号成绩尹瑞学号成绩陈志鹏学号成绩洪彬彬学号成绩许远翔学号成绩朱元泽学号1成绩设计题目 飞机电源系统电压故障保护电路的设计(1)根据飞机电源系统的标准要求，设计交流电源 /直流电源的过/欠压保护电路。 （2过压保护电路，包括检测电路、反延时电路和输出电路的设计（电路图、元件参数、工作原理）。（3）欠压保护电路，包括检测电路、固定延时电路和输出电路的设计（电路图、工作原理等）。（4）对（2）电路进行仿真(如multisim、proteus等)。（5）最终形成课程设计成品说明书。参考资料

（1）熟悉飞机电源系统的结构和工作原理以及交、直流电信号的检测方法，电路设计只需设计到故障信号输出部分，执行电路不需设计。。（2） 能够用multisim、proteus等软件对指定电路进行仿真。9月28日布置任务，了解设计内容，收集有关资料。9月29日选择设计方案，设计相关电路，并计算参数。9月30日绘制电路图，并进行仿真或实验研究。10月12日提交课程设计说明书。1）《飞机电源系统》教材；2）B737NG飞机的AMM、CMM手册；3）网络资料。目录1737GCU...41.1GCU.......41.262.72.172.282.382.492.5 .. 103 . . .103.1 . . 103.2 .. 103.3 .. 114 . . .114.1 . . 114.2..124.3..125...12...131波音737型客机GCU1.1GCU功能概述每个发电机控制组件（ GCU）有下列功能：－控制发电机控制断路器（ GCB）和汇流条断路器（ BTB）－提供／控制给 IDG发电机的激励－保护电源系统和 IDG电气参数不在限制－控制在P5－5和P5－4组件上的电源系统－对机构内测试设备进行故障隔离超压和欠压保护：GCU监控每一调节点（ POR）处的相电压。电压故障指令发电机控制继电器（GCR）和发电机控制断路器（ GCB）打开。当相电压超过130伏时，进行超压保护。当最低相电压低于 101伏持续超过7秒时，进行欠压保护。频率保护：GCU监控PMG的频率。正常的发电机频率是 400赫兹。如果频率超过下列值，GCU输出保护信号：—425赫兹超过1.5秒—35赫兹超过35毫秒如果频率低于下列值，GCU断开GCR和GCB：—375赫兹超过1.5秒—355赫兹超过150毫秒GCU监控IDG电流变压器的三相，如果任何两相间的电流不平衡超过140安培，时间超过6.3秒，就会发生不平衡相保护。如果继续出现不平衡， GCU断开BTB，且GCR和GCB断开。发电机二极管故障保护 :GCU监控励磁回路中的电流脉动， 发现IDG中短路的旋转二极管如果电流超过5安培，GCU断开GCR和GCB。相序保护：GCU在POR上监控相序，如果出现相序问题， GCU不让GCB闭合。过流保护：如果电流超过274安培300秒，GCU指令汇流条电源控制组件（BPCU）断开次要的电气载荷（卸载）。如果过流状态持续，BPCU首先断开厨房载荷，使主汇流条卸载。如果过流状态仍然存在，GCU断开GCR和GCB。如果电流超过340安培5秒钟，GCU指令BPCU开始卸载。如果过流继续0.1秒，GCU断开GCR和GCB。差动故障保护：GCU监控中线电流变压器（ NCT）和差动保护电流变压器DPCT）的三相。GCU比较IDG（通过NCT）中的电流和GCB（通过DPCT）中的电流。如果电流差超过 20安培70毫秒，GCU断开GCR和GCB。欠速保护：GCU监控来自的显示电子组件（ DEU）的准备负载（RTL）信号。当发动机位于或高于慢车位置时， 并且发动机起动手柄位于慢车位置时，DEU提供RTL信号。如果出现RTL信号，欠频或欠压故障将导致GCB和GCR断开。如果由于欠速而产生欠频状态，GCB将断开。如果RTL信号断开，GCR仍停在闭合位。1.2过压欠压保护要求过压：当三相平均电压达 127-133V时，发电机断路器（ GB）断开，发电机磁场去磁，‘HV’灯亮欠压：当三相平均电压达 97-103V时，GB断开，发电机磁场去磁，‘LV’灯亮交流过压保护电路2.1保护要求在发电机卸去大功率负载或排除短路故障后，由于调压器的滞后作用，电网电压会产生瞬时过电压，这是电源系统运行过程中的正常现象，这时保护电路通过延时来避免误动作；另一种是由于励磁系统的故障，由于励磁系统的故障，如调压器失效、旋转整流器故障等，导致发电机的输出电压高于其额定电压，其三相平均电压达 127-133V时，这时保护装置必须动作，断开发电机的 GCR和GCB。2.2电路图2.3工作原理a.基本分为两个部分，即敏感电路和反延时及放大电路。 敏感电路敏感的是发电机三项平均电压值，整流后经滤波分压，与稳压管DW1上的基准电压 UZ1进行比较。反延时及放大电路是一个由集成运算放大器组成的比例积分电路。b．当发电机电压正常时， 3端的输入电压 U3低于基准电压 UZ1，运算放大器处于反相输入状态，输出端 6无信号输出，即 U6为0，稳压管DW2不导通。c．当发电机发生过电压时， 3端的电位将超过 UZ1，运算放大器将输出高电位。但由于反馈电容 C2的积分作用，输出电压不能瞬时变高，而是在经过一定时间的延时后，使稳压管 DW2击穿，输出故障保护信号2.4仿真结果XMM2：运放输出电压 XMM1：故障信号正常情况下（115V），运放输出基本为零，无故障信号输出过压临界点（130V），随时间增加，输出电压逐渐增大，并在10V左右击穿稳压管输出故障信号过压越严重，输出电压增长越迅速，达到反延时的目的2.5电路特点a.由于采用了集成运算放大器， 可以减少大量分立电子元件， 使保护电路结构紧凑，简化了电路，提高了可靠性。另外，也进一步提高了精度及稳定性。b.因为运算放弃输入阻抗很高， 使滤波电容器及反延时电路中电容器的电容量可以大大减少， 增加电路的时间常数可以采用增加电阻的办法。同时，由于电容量的大幅度减少，可以不必再采用温度系数很大的钽质电容器， 而采用温度性能稳定的漆膜电容器。这样既减轻了重量，又提高了稳定性。该线路对动作点电压的调整或反延时特性的调整都比较容易。直流过压保护电路3.1保护要求a.一般通过设置延时来区分两种不同过电压， 使保护电路在瞬时过电压时不动作，而在持续过电压时输出故障信号。过电压故障采用反延时，即故障越严重，延时时间越短，以防止造成严重后果。3.2电路图3.3工作原理a.当发电机无过电压和过载故障时，运放

A2反相端的两个输入电压

Ui

和Ug都小于同相端的基准电压

Uz1，两个二极管

D1和D2都不导通，运放输出端为高电平。这时稳压管DW2和PNP型晶体管T1都不导通，电路没有输出信号b.当发电机发生过电压故障时，电位器 W上的电压Ug高于基准电压Uz1，二极管D2导通，D1仍截止，电阻 R8中的电流对电容器C开始充电。这时运放的输出电压从原来的高电平 Uz1开始下降，经过一定的延时时间后，使稳压管 DW2和晶体管T1导通，输出故障信号，断开发电机的励磁和输出。过电压值越大，延时时间越短。交流欠压保护电路4.1保护要求在突加大功率负载时，如持续时间很短，保护装置不应动作；另一种由于励磁回路短路，如励磁回路断路、调压器失效或恒速传动装置欠速而造成电压下降保护器应该动作。b.5-9秒内电压保持在 97-103V时，欠压保护装置动作。c.为了在正常的瞬间欠电压不致产生误动作，保护电路设置 7S的固定延时。4.2电路图4.3工作原理a.发电机输出电压正常时，运放反向端 2的电压高于基准电压Uz1,因此运放输出端 6为低电位，二极管 D4不导通，电源 E通过R7D5R8，不足以使 DW2导通，因此无信号输出b．当发电机电压降低时，运放输出端变为高电位，使二极管 D5不能导通，电源 E通过R8对C2充电，当欠压持续一段时间后，C2上的电压达到击穿 DW2点数值，输出故障信号，从而实现固定延时的目的小结课程设计是一个重要的教学环节， 通过课程设计使我们了解到一些实际与理论之间的差异。通过课程设计不仅可以巩固专业知识，为以后的工作打下了坚实的基础， 而且还可以培养和熟练使用资料、运用工具书的能力，把我们所学的课本知识与实践结合起来，起到温故而知新的作用。课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门设计课，给了我们很多思考，给了我们莫大的空间，让我们感触很深，使我们对抽象的理论有了具体的认识。在课程设计过程中。我们要系统的了解电源系统设计中的每一个环节，包括从总体设计原则，《设计任务书》的指导思想，参照有关资料，有计划有头绪、有逻辑地把这次设计搞好。总之，这次课程设计使我们