飞机电源系统设计书

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1、 .中国民航大学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：电气工程与其自动化班 级：121142F 学生：黄万鹏学 号：121142611 指导设计时间：2015.10.1-2015.10.10 飞机电源系统课程设计任务书4学生1 黄万鹏学号 121142611成绩 学生2 瑞学号 120241134成绩 学生3 志鹏学号 121142604成绩 学生4 洪彬彬学号 121142609成绩 学生5 许远翔学号 121142631成绩 学生6 朱元泽学号 121142640成绩 设计题目 飞机电源系统电压故障保护电路的设计设计容(1)根据飞机电源系统的标准要求，设

2、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。设计 要求 （1） 熟悉飞机电源系统的结构和工作原理以与交、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。时间安排9月28日 布置任务，了解设计容， 收集有关资料。9月29日 选择

3、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。参考资料（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1波音737型客机GCU.41.1GCU功能概述.41.2过压欠压保护要求62交流过压保护电路.7 2.1保护要求7 2.2电路图8 2.3工作原理8 2.4仿真结果9 2.5电路特点.103直流过压保护电路.10 3.1保护要求.103.2电路图.10 3.3工作原理.114交流欠压保护电路.11 4.1保护要求.11 4.2电路图.12 4.3工作原理.125设计总结.12参考资

4、料.1314 / 141波音737型客机GCU1.1GCU功能概述每个发电机控制组件（GCU）有以下功能：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P55和P54 组件上的电源系统对机构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。如果频率超过以下值

5、，GCU输出保护信号： 425 赫兹超过1.5 秒 35 赫兹超过35毫秒如果频率低于以下值，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

6、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

7、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2.交流过压保护电路2.1保护要求a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

8、避免误动作；b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与放大电路。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。反延时与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

9、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与稳定性。b.因为运算放弃输入阻抗

10、很高，使滤波电容器与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方法。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。c.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。3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。b.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

11、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。4交流欠压保护电路4.1保护要求a.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

12、置欠速而造成电压下降保护器应该动作。b.5-9秒电压保持在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5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

13、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与专业技能上的提升，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收获很多、学会很多、比以往更加耐心很多。 另外，课堂上也有部分知识不太清楚，于是我们又不得不边学边用，时刻巩固所学知识，这也是我们作本次课程设计的第二大收获。由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。希望答辩时，老师多指出问题，由此我们可用更好地了解到自己的不足，以便课后加以弥补。参考资料1建英，任仁良.飞机电源系统。：中国民航20122737-6789AMM手册3737-800AMM手册