飞机恒频交流的电源

1946年，美国发明了液压恒速传动装置(简称CSD)，它将变化的航空发动机的转速转换为恒定的输出转速传动交流发电机，从而使发电机的工作额率恒定。大多数飞机恒频交流电源的电压为115/200 V，频率为400 Hz。
        由恒速传动装置、交流同步发电机和控制器构成的电源称为恒速恒频电源,简称CSCF电源。CSCF 电源经历了三个发展阶段。
        液压恒速传动装置、有刷同步发电机和机电式控制保护器构成的CSCF电源为第一阶段。
        20世纪50年代后期液压恒速传动装置发展为齿轮差动液压恒速传动装置，有刷同步电机发展为具有旋转整流器的无刷同步发电机，机电式控制保护器发展为磁放大器的电磁式控制保护器,CSCF电源进入发展的第二阶段。由于恒速传动装置及发电机和控制技术的发展，交流电源系统的技术性能、可靠性和维修性均得到了大幅度提高。
        20世纪60年代后期、70年代初开始了CSCF电源发展的第三阶段，组合传动发电机诞生了，简称 IDG。IDG将恒速传动装置和发电机组合在一起，从而进一步简化了结构，提高了电源的功率密度。IDG中的发电机采用了以下技术:(1)采用铁钻钒高导磁软磁材料,其饱和磁感应强度为2.4 T,比硅钢片的1.8 T高很多;(2)电机由风冷转为借用CSD中的滑油冷却,冷却方式为喷油，油雾直接将导体和铁心的热量带走;(3)油雾同时润滑与冷却了轴承,电机转速从6 000 r/min、8 000 r/min增加到12 000 r/min或24 000 r/min;(4)绝缘材料改为C级，采用聚酰亚胺绝缘线、绝缘纸和绝缘套管。由于电机冷却效率提高,CSCF电源的技术指标也得以改善。如第一、二代CSCF电源额定容量为30 kV·A,过载容量为60kV·A,IDG则常将额定容量标为30/45 kV· A,表示额定容量为30 kV· A的发电机可在45 kV.·A时长期工作，过载容量为2X30 kV·A=60kV· A。表明喷油冷却比强迫风冷效果好得多。
        IDG发电系统的控制保护器最初为晶体管式,后来改为集成电路式，之后发展到具有微型计算机的发电机控制器(GCU),GCU具有机内自检测(简称BIT)、运行状态信息存储和与上级计算机通信等新的功能,进一步提高了发电系统的可靠性和维修性。
        CSCF交流电源的恒速传动装置CSD是个精密的机械和液压部件,生产、使用和维修均十分精细和复杂。因此在20世纪60年代固态功率电子器件产生后即开展了变速恒频电源(简称VSCF)的研究。VSCF电源的发电机直接由航空发动机传动，产生变频交流电,然后通过晶闸管功率变换器将变频交流电转换为400Hz交流电。1972年第一台飞机变速恒频电源装机开始使用,现在美国FA-18战斗机仍装备这种电源。采用晶闸管变换器的VSCF电源通过晶闸管直接将变频交流转变为恒频交流,故称交-交型VSCF电源。与之相对的还有交直-交型VSCF电源，该电源的变换器由两部分构成，一是整流电路,将变频交流电转为直流电，二是逆变器,将直流电转换为400 Hz交流电。整流器常由二极管构成，逆变器则由大功率晶体管(GTR)或绝缘栅双极型晶体管(IGBT)构成，如图所示。