飞机交流主电源系统故障浅析

摘 要 本文对飞机主电源系统进行了简要的描述，通过结合国内技术的现状对几种常见电源进行了比较分析，对供电系统的工作原理进行了描述，对几种故障状态时下的供电状态和优先级进行了分析，最后对该系统进行了总结和展望，为飞机电源系统故障定位提供理论基础。

关键词 主电源系统；故障

前言

随着机载用电设备用电量的急剧增加，供电余度和可靠性要求的大幅提高，现代飞机对于供电系统的要求也随之攀升，大容量、高可靠度、多余度供电等一系列新概念不断推出。作为供电系统中的重要组成——主电源系统，系统的复杂程度也增大。而对于故障的分析及定位难度也随之增高。

1 系统概述

飞机的主电源采用变频交流电源，四通道构型。四个交流电源通道分为左右两侧，通道间可相互转换但不能并联。

主发动机通过附件传动机匣驱动交流发电机，发电机输出电压稳定的三相变频交流电。每个主电源通道的调压、控制和保护功能由各自通道的发电机控制器（GCU）完成；各个GCU通过总线将本通道的电源参数、系统状态和故障数据传送给交流一次配电控制装置，并接收来自交流一次配电控制装置的启动维护自检测（MBIT）命令。电流互感器配合发电机控制器完成系统的过流保护和差动保护功能。发电机主接触器和发电机连接接触器完成通道的接通和转换。

交流主电源系统的控制是手动控制，汇流条间的转换为自动转换。由设置在驾驶舱电源控制板上的开关对交流发电机的通断进行控制，指示灯能够反映交流发电机的工作状态。系统的各种状态信息由GCU通过交流一次配电控制装置上传给机电管理计算机，最终通过航电系统的多功能显示器进行显示。

当一侧两个通道都未工作（接通）时，APU辅助电源或交流外部电源可通过各自的接触器、系统隔离接触器以及这一侧发电机主接触器和发电机连接接触器的常闭触点向这一侧的两个发电机汇流条供电。

另外，为了增强整个供电系统的供电能力，提高任务可靠度，在发电机汇流条以下有一层交流主汇流条，用来实现系统重构。1号、4号通道之间可进行供电轉换，2号、3号通道之间可进行供电转换。当1台发电机工作时，就可以保证4个交流主汇流条上都有电。

每个交流主电源通道由交流发电机（GEN）、发电机控制器（GCU）、发电机主接触器（GC）、发电机连接接触器（BTC）、电流互感器（CT）等组成。

2 系统工作原理

2.1 系统正常工作

正常情况下，交流主电源各个通道独立工作，四台发电机分别向各自通道的发电机汇流条供电。发电机控制器控制本通道的发电机主接触器和同侧另一通道的发电机连接接触器的接通和断开。系统正常工作时的逻辑框图如图1所示。

系统正常工作时的逻辑框图

2.2 单通道故障

当有一个通道故障时（短路保护除外），这个通道的GCU断开本通道的发电机主接触器和同侧另一通道的发电机连接接触器，由本侧剩余的一台发电机向本通道的发电机汇流条供电，此时，这台发电机向本侧的两个发电机汇流条供电。如果故障通道又恢复正常，对于该通道可通过控制开关的手动复位进行重新接通。

2.3 双通道故障

双通道故障存在两种状态，即同侧两个通道故障和两侧各有一个通道故障。

（1）同侧两个通道故障

当同侧两个通道都故障时，如果APU辅助电源或交流外部电源未工作（接通），则这一侧的两个发电机汇流条失电，系统通过下一层的供电转换进行系统重构，保证4个交流主汇流条都有电。如果APU辅助电源或交流外部电源工作（接通），可以由APU辅助电源或交流外部电源向这一侧的两个发电机汇流条供电。

（2）两侧各有一个通道故障

当两侧各有一个通道故障时，则每侧由无故障通道的发电机向本侧两个通道的发电机汇流条供电。

2.4 三通道故障

当三个通道故障时，剩余无故障通道的发电机向这一侧的两个发电机汇流条供电。对于两个通道都故障的一侧，如果APU辅助电源或交流外部电源未工作（接通），则这一侧的两个发电机汇流条失电，系统通过下一层的供电转换进行系统重构，可以使4个交流主汇流条都有电。如果APU辅助电源或交流外部电源工作（接通），可以由APU辅助电源或交流外部电源向这一侧的两个发电机汇流条供电。

3 结束语

交流主电源系统原理逻辑简单、功能完善。本文通过充分分析各种故障模式，从系统构型上保证不会出现并联，而且实现了在一侧一台GCU完全失效的情况下，仍能保证由余下的发电机向两个通道的发电机汇流条供电。本文对后续的飞机供电系统故障分析提供理论基础。