机上无触点轻量型分布式配电结构及方法与流程

本发明涉及机上配电领域，特别地是，机上无触点轻量型分布式配电结构及方法。

背景技术：

请参见图1，图中包括有两个tru（transformerrectifierunit,tru1和tru2）,用于将来自发电机的115vac/235vac电变换成28vdc，为对应的汇流条28vdcbus1和28vdcbus2供电。分布在飞机各处的rpdu（remotepowerdistributionunit，共14个）分别从这两个汇流条取电（通过50a长导线，即功率输入馈线），借助若干个sspc（solidstatepowercontroller）向负载供电。输入功率馈线的源端有断路器保护（50a断路器，跟被保护导线电流规格相配合）。联结两个汇流条28vdcbus1和28vdcbus2的两个接触器由bpcu控制，在通常的情况下，两个接触器处于常闭状态。当bpcu检测到某个tru过载时，会控制这两个接触器断开，以隔离故障。选择两个接触器的原因在于避免接触器的单点故障，当需要将两个汇流条断开时，若其中一个接触器触点粘住无法分开，只要有一个接触器断开，则两个汇流条之间会断开。tru、28vdcbus、联结接触器以及50a功率馈线的保护断路器都布置在配电盘箱中（powerpanel1和powerpanel2）。

接触器是带触点的机电装置，可靠性不高。在飞机上，触点分断不成功而导致的配电故障时有发生。

虽然sspc已经有了数十年的应用历史，但目前的应用仅限于小电流（小于50a）场合，在大电流场合，仍然以接触器为主。比如，前述提及的28vdc汇流条的联结接触器，因为要处理tru的350a大电流输出，目前仍然采用的是接触器。接触器的采用带来的另一个问题是需要相应的配电盘箱来提供接触器的结构固定、功率输入、散热等功能，这又带来了额外的重量开销。

技术实现要素：

本发明的目的是取消机上使用可靠性较低的接触器触点，同时也取消一次配电盘箱。在提高配电可靠性的同时，减轻飞机的整体重量，而提供一种新型的机上无触点轻量型分布式配电结构。

为了实现这一目的，本发明的技术方案如下：机上无触点轻量型分布式配电结构，包含有，

交流汇流条；以及，

分布于机上各处的复数个二次配电装置组，所述二次配电装置rpdu组具有一个第一侧二次配电装置rpdu及一个第二侧二次配电装置rpdu；

其中，所述第一侧二次配电装置rpdu至少具有一个第一侧微处理器up、一个第一侧变压整流器tru、一个第一侧直流汇流条及一个第一侧固态功率控制器sspc，所述第一侧变压整流器tru的输入端接所述交流汇流条的输出端，所述第一侧变压整流器tru的输出端分别接所述第一侧直流汇流条的输入端及所述第一侧固态功率控制器sspc的第一端，所述第一侧固态控制器sspc的控制端用于接收来自所述第一侧微处理器up的控制信号；

其中，所述第二侧二次配电装置rpdu至少具有一个第二侧微处理器up、一个第二侧变压整流器tru、一个第二侧直流汇流条及一个第二侧固态功率控制器sspc，所述第二侧变压整流器tru的输入端接所述交流汇流条的输出端，所述第一侧变压整流器tru的输出端分别接所述第二侧直流汇流条的输入端及所述第二侧固态功率控制器sspc的第一端，所述第二侧固态控制器sspc的控制端用于接收来自所述第二侧微处理器up的控制信号；

其中，所述第一侧固态功率控制器sspc的第二端接所述第二侧固态功率控制器sspc的第二端；

其中，所述第一侧微处理器up与所述第二侧微处理器up相通讯连接。

作为机上无触点轻量型分布式配电结构的优选方案，所述交流汇流条为115vac/235vacbus。

作为机上无触点轻量型分布式配电结构的优选方案，所述第一侧直流汇流条及所述第二侧直流汇流条均为28vdcbus。

作为机上无触点轻量型分布式配电结构的优选方案，所述二次配电装置组的数量为7个。

作为机上无触点轻量型分布式配电结构的优选方案，所述第一侧变压整流器tru及所述第二侧变压整流器tru的容量为1.4kw。

本发明还公开机上无触点轻量型分布式配电方法，包含有以下步骤，

步骤s1，取消一次配电盘箱中的变压整流器tru、直流汇流条及直流汇流条用的联结接触器；

步骤s2，将变压整流器tru、直流汇流条集成于二次配电装置rpdu中；以及，

步骤s3，以固态功率控制器sspc作为直流汇流条用的联结接触器。

与现有技术相比，本发明的有益效果至少在于：提高供电可靠性。同时，在tru的输入侧，由于采用了分布式配电，功率输入电流也减小了，可以用sspc来取代。整机的配电装置电流规格都小于50a，可以复用业界目前成熟的sspc技术，新的电网架构下，不会带来技术上的风险。

除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果之外，本发明所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将连接附图作出进一步详细的说明。

附图说明

图1为现有技术的结构示意图。

图2为本发明一实施例的结构示意图。

图3为本发明另一实施例的结构示意图。

图4为本发明另一实施例中固态功率控制器sspc的原理图。

具体实施方式

下面通过具体的实施方式连接附图对本发明作进一步详细说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

请参见图2，图中示出的机上无触点轻量型分布式配电结构。取消传统的一次配电盘箱中的变压整流器tru、直流汇流条及直流汇流条用的联结接触器。在rpdu内部集成tru功能，将两个rpdu成组配置，中间用sspc充当联结开关。当一个tru失效时，可以从另一个rpdu的tru输出取电，提高供电可靠性。同时，在tru的输入侧，由于采用了分布式配电，功率输入电流也减小，可以用sspc来取代。整机的配电装置电流规格都小于50a，可以复用业界目前成熟的sspc技术，新的电网架构下，不会带来技术上的风险。实现全机无触点配电，同时也省却配电盘箱，极大地减轻飞机的整体重量。

具体地说，机上无触点轻量型分布式配电结构主要由交流汇流条及分布于机上各处的复数个二次配电装置组构成。

所述二次配电装置rpdu组具有一个第一侧二次配电装置rpdu2及一个第二侧二次配电装置rpdu3。

其中，所述第一侧二次配电装置rpdu2至少具有一个第一侧微处理器up21、一个第一侧变压整流器tru22、一个第一侧直流汇流条23及一个第一侧固态功率控制器sspc24。所述第一侧变压整流器tru22的输入端接所述交流汇流条的输出端。所述第一侧变压整流器tru22的输出端分别接所述第一侧直流汇流条23的输入端及所述第一侧固态功率控制器sspc24的第一端。所述第一侧固态控制器sspc的控制端用于接收来自所述第一侧微处理器up21的控制信号。

其中，所述第二侧二次配电装置rpdu3至少具有一个第二侧微处理器up31、一个第二侧变压整流器tru32、一个第二侧直流汇流条33及一个第二侧固态功率控制器sspc34。所述第二侧变压整流器tru32的输入端接所述交流汇流条的输出端。所述第一侧变压整流器tru22的输出端分别接所述第二侧直流汇流条33的输入端及所述第二侧固态功率控制器sspc34的第一端。所述第二侧固态控制器sspc的控制端用于接收来自所述第二侧微处理器up31的控制信号。

其中，所述第一侧固态功率控制器sspc24的第二端接所述第二侧固态功率控制器sspc34的第二端。

其中，所述第一侧微处理器up21与所述第二侧微处理器up31相通讯连接。本实施例中，所述第一侧微处理器up21与所述第二侧微处理器up31间通过canbus相通讯连接。

本实施例中，所述交流汇流条为115vac/235vacbus。

本实施例中，所述第一侧直流汇流条23及所述第二侧直流汇流条33均为28vdcbus。

本实施例中，所述二次配电装置组的数量为7个（14个rpdu配备14个tru）。每个tru的容量仅为1.4kw。故，所述第一侧固态控制器sspc（所述第二侧固态控制器sspc）的双向通流量为50a，可以复用目前在役飞机的成熟技术。

在正常状态下，所述第一侧固态功率控制器sspc24及所述第二侧固态功率控制器sspc34均处于闭合状态。当所述第一侧微处理器up21（所述第二侧微处理器up31）检测到所述第一侧变压整流器tru22（所述第二侧变压整流器tru32）过载，则所述第一侧微处理器up21（所述第二侧微处理器up31）控制所述第一侧固态控制器sspc（所述第二侧固态控制器sspc）断开并且同时通过can总线发送跳闸消息给所述第二侧微处理器up31（所述第一侧微处理器up21），将对侧的开关跳开。

需要指出的是，第一侧变压整流器tru22、第二侧变压整流器tru32、第一侧直流汇流条23、第二侧直流汇流条33、第一侧固态功率控制器sspc24、第二侧固态功率控制器sspc34的位置移动并不是简单的飞机整体重量的重新分配，而是一个借助分布式配电减重飞机整体重量的巧妙设计。

第一个减重途径：在原有的集中式配电架构中，一个tru的容量为10kw，需要强迫风冷。而如前所述，现在采用分布式的的结构布置tru（14个rpdu配备14个tru），每个tru的容量仅为1.4kw，发热量小，可以采用自然散热，因而取消原有配电盘箱中的风扇、通风管道等设施，起到减重的效果。

第二个减重途径：将所述第一侧直流汇流条23（所述第二侧直流汇流条33）分布到所述第一侧二次配电装置rpdu2（所述第二侧二次配电装置rpdu3）中。此时，由于功率馈线变短（不像传统的方案中，需要50a长导线），在所述第一侧直流汇流条23（所述第二侧直流汇流条33）和所述第一侧固态控制器sspc（所述第二侧固态控制器sspc）之间不再需要保护断路器，从而节省了这部分重量。

第三个减重途径：交流汇流条到所述第一侧二次配电装置rpdu2（所述第二侧二次配电装置rpdu3）的功率输入馈线电压提高，从28vdc提高到115vac/235vac，使得传送同等功率所需的电流变小，由原来的50a降低为15a/7.5a，减小线径，也就减轻重量。

在其他实施例中，请参见图3，所述交流汇流条的输入馈线也采用sspc作为开关，复用传统的sspc设计（见图4）。

而以上仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但且不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。