飞机270V高压直流电网安全性关键技术研究

• 作 者: 程翔
• 机 构: 南京航空航天大学
• 出 处: 南京航空航天大学
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 飞机 高压直流电网 安全性分析 绝缘检测 故障树模型 故障诊断

270V高压直流系统作为未来多电飞机的首选方案，是目前研究的一个热点和重点。　　本文从系统级的安全性分析及电网面临的电气故障两个方面，对飞机270V高压直流电网的安全性展开研究。安全性分析是一种系统性的分析、研究方法。通过对飞机高压直流电网进行安全性分析，可对整个电网的安全性进行评估。电气故障是影响高压直流电网安全运行的直接因素，实现飞机电网所面临的各类电气故障的诊断及处理是保证电网安全运行的基础。　　本文应用基于故障树的贝叶斯网络分析方法，对某型飞机270V高压直流电网开展安全性分析。该方法以建立的飞机高压直流电网的故障树模型为基础，根据故障树模型到贝叶斯网络模型的转换规则，建立其贝叶斯网络模型，然后应用贝叶斯理论对电网进行分析。与其它方法相比，其突出优点是不仅能快速、准确地进行故障诊断与预测，而且能够找出安全性的薄弱环节，为提高电网安全性设计提供依据。　　飞机高压直流电网面临着绝缘故障、短路故障、过压故障等多种电气故障。目前飞机上，短路故障、过压故障等都有相应的检测保护装置，而绝缘问题还未有相应的检测保护装置。在高压直流电网中，常用的绝缘故障检测方法有漏电流法、低频信号注入法、平衡电桥法、电流传感器法等。　　本文分析、比较了上述方法，并在此基础上，提出了飞机高压直流电网的绝缘故障检测方案。在方案中，通过控制开关状态的组合，得到不同状态下电网的相关电气参数，来实现绝缘电阻的测量。该方案不仅能检测到母线的绝缘情况，而且能检测到各个支路的绝缘情况，为故障支路的选线提供依据。　　根据绝缘故障检测方案，设计了基于TMS320F2812控制芯片的绝缘检测装置。硬件部分主要包括主控制单元设计、电源电路设计、检测支路电阻及偏置电阻设计、模拟量调理电路设计、RS422通讯电路设计等，软件部分采用C语言编程，主要由主程序及中断程序构成。通过模拟电网中绝缘故障的发生情况，对绝缘检测装置的性能进行了实验验证。实验结果表明该装置能够准确检测出母线及支路绝缘电阻，绝缘检测方案具有可行性。