[發(fā)明專利]一種提高有刷直流起動發(fā)電機電壓瞬變特性的方法

有效

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• 申請日: 2017-11-16
• 公開（公告）號: CN108023516B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王銀霞;郭霖;何躍;劉磊
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西航空電氣有限責(zé)任公司
• 主分類號: H02P9/10
• 分類號: H02P9/10
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 陳星

本發(fā)明提出一種提高有刷直流起動發(fā)電機電壓瞬變特性的方法，通過在電機的“B”、“E”端之間安裝滿足特定要求的濾波裝置，提高有刷直流電機電壓瞬變特性以滿足設(shè)計指標(biāo)要求，最終保證飛機上用電設(shè)備需求。采用本發(fā)明后，能有效的提高有刷直流起動發(fā)電機的供電品質(zhì)，改善供電特性，并最終降低有刷直流起動發(fā)電系統(tǒng)的體積、重量和線路復(fù)雜程度，保證飛機對供電指標(biāo)的嚴(yán)酷要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航空直流起動發(fā)電機電源技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種提高有刷直流起動發(fā)電機電壓瞬變特性的方法。

背景技術(shù)

目前，航空直流起動發(fā)電機的電壓瞬變特性GJB181B要求：當(dāng)直流起動發(fā)電機突加負(fù)載時，輸出電壓在0.015s內(nèi)不低于18V，從18V恢復(fù)到22V的持續(xù)時間為0.085s。但有刷直流電機的固有電樞反應(yīng)特性導(dǎo)致在航空直流起動發(fā)電機突加負(fù)載時，存在去磁作用，引起輸出電壓下降，若突加負(fù)載過程中控制器在400μs內(nèi)無法進(jìn)行勵磁調(diào)節(jié)，則有刷直流電機的瞬變特性達(dá)不到要求。

目前國內(nèi)的有刷直流起動發(fā)電機配套控制器在突加負(fù)載時，由于電機的固有特性以及控制器在極短的時間內(nèi)無法進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此電壓瞬變特性尚達(dá)不到GJB181B要求。

發(fā)明內(nèi)容

某型航空電氣系統(tǒng)設(shè)計要求直流起動發(fā)電機突加負(fù)載時，輸出電壓在0.01s內(nèi)不低于19V，從19V恢復(fù)到28V的持續(xù)時間不大于0.04s，比GJB181B要求更為嚴(yán)格，目前國內(nèi)現(xiàn)有有刷直流起動發(fā)電機尚無法滿足此要求，為此，本發(fā)明提出一種提高有刷直流電機電壓瞬變特性的方法，通過在電機的“B”、“E”端之間安裝滿足特定要求的濾波裝置，提高有刷直流電機電壓瞬變特性以滿足設(shè)計指標(biāo)要求，最終保證飛機上用電設(shè)備需求。

有刷直流起動發(fā)電機可工作于起動和發(fā)電兩種狀態(tài)。如圖1所示，起動時，接線片“C”接電源正，接線片“E”接電源負(fù)，“A”、“D”與控制器連接，“D”為電壓敏感點。發(fā)電時，電機通過接線片“B”、“E”端對外提供直流電輸出，輸出電壓依靠控制器向電機并激繞組中通入的激磁電流進(jìn)行控制，當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速或者負(fù)載大小發(fā)生變化時，電機控制器通過調(diào)整激磁電流的大小來確保輸出電壓的恒定。

濾波裝置安裝于電機的“B”、“E”端之間，當(dāng)直流起動發(fā)電機突加負(fù)載時，濾波裝置進(jìn)行大電流充電，在瞬時內(nèi)進(jìn)行濾波和儲能，滿足電路中大功率、脈沖負(fù)載的需求。

濾波裝置的容值通過以下過程確定：

首先確定在突加負(fù)載時，直流起動發(fā)電機電壓瞬變特性超出電壓幅值范圍的時間t，此時間段內(nèi)控制器不能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)，而經(jīng)過t時間后，控制器能夠進(jìn)行勵磁調(diào)節(jié)。所以按照公式

初步計算容值C，其中U為瞬態(tài)端電壓；u為穩(wěn)態(tài)端電壓；R為電樞電阻；由于瞬態(tài)端電壓在每次測試過程中不同，所以通過公式得到的是初步計算后的濾波器容值范圍；

在得到濾波器容值范圍后，在實驗室條件下，選擇一個符合范圍的濾波器安裝在電機的“B”、“E”端之間，并根據(jù)實際機上狀態(tài)確定線纜規(guī)格和長度，建立實驗條件進(jìn)行突加負(fù)載特性實驗：

負(fù)載由20％P突加至170％P，其中P為額定負(fù)載，測量直流起動發(fā)電機電壓瞬變特性曲線，判斷是否滿足設(shè)計要求，如不滿足，則在濾波器容值范圍內(nèi)重新選擇濾波器進(jìn)行實驗室條件下測試，直至滿足設(shè)計要求。

此外，申請人在確定了濾波器容值后，進(jìn)行實際飛機測試時，發(fā)現(xiàn)航空電源系統(tǒng)的使用環(huán)境(包括外場環(huán)境以及內(nèi)部環(huán)境)對濾波裝置也有影響，其中有刷直流起動發(fā)電機的工作環(huán)境為-55℃～100℃，起動時的電樞電流很大，電機發(fā)熱嚴(yán)重，因此要求濾波裝置至少滿足150℃耐熱性要求；其次直流起動發(fā)電機在外場使用時，“B”、“E”端之間的電壓會出現(xiàn)突增，所以要求濾波裝置耐壓值至少大于外場測試過程中“B”、“E”端之間出現(xiàn)的最高電壓。

基于上述原理，本發(fā)明的技術(shù)方案為：