飞机变频交流电源

早在20世纪40年代，由航空发动机直接传动的变额交流发电机开始在飞机上应用.向加温、防冰、照明和光信号设备供电，因为这些用电设备对频率是不敏感的。其他用电设备由28V直流电源供电，构成飞机混合电源。

F-104·F-5A.F-5E等战斗机的变频交流电源是飞机的主电源,交流发电机和CSCF电源的一样，为三级式无刷同步发电机，飞机上没有28 V直流发电系统。F-5A装两台8kV·A变频交流发电机,F- 5E装两台15 kV·A变频交流发电机,它们都是窄变额交流发电机.频率变化范围为320~520 Hz,最高工作频率与最低工作频率之比为1. 63:1。传动发电机的发动机最高工作转速与最低工作转速之比为2. 29:1.为此必须在发动机与发电机之间设变传动比机构,发动机转速在(45~70)%nmax范围内工作时，发电机的频率在320~ 520 Hz范围内变化，发动机转速在(70~103)%nmax范围内工作时改变传动比，发电机的频率在320~476Hz范围内变化.nmax为发动机高压转子最高工作转速。减小发电机的频率变化范围有利于异步电动机的工作,也有利于其他对频率较敏感的用电设备的工作。变传动比机构为一机械机构，只适合于功率不大的发电机系统使用。

A380和B787分别装有4台150kV·A和4台250kV·A变频交流发电机，发电机直接由发动机附件机匣传动，频率变化范围为360~800Hz.是宽变频的交流发电系统。宽变频飞机交流发电系统的应用是电工科技发展的产物，主要表现在:(1)大功率变频交流发电机的转速范围宽，发电机的机械应力大,发电机的参数变化范围大,高转速时发电机的阻抗大，不对称三相负载时在高频时三相电压不平衡度加大。对于3对极的发电机，电机工作转速范围为n=7 200~ 16 000 r/min;2 对极发电机n= 10 800~24 000 r/min;1对极发电机n=21 600~48 000 r/min,这样大功率的电机要在以上宽转速范围内工作，要解决的关键技术问题是很多的。(2)在宽转速范围工作的三级式无刷交流同步发电机的参数变化范围也很大，给发电机控制器的工作,特别是电压调节器的工作带来了很大难度，要求从电机和调节器两个方面进行合理的参数协调,特别要防止高速突卸负载时电压的急剧升高危害用电设备。(3)宽变频交流电源的应用和异步电动机驱动的泵和风扇技术的发展是分不开的。对于恒压变频电源供电的异步电动机，工作频率增加一倍,气隙磁通降低半 ，相同电 枢电流时，电机转矩减小一半,因此电机特性与负载特性的平衡点将有大的变化，成为阻碍宽变频电源使用的障碍。(4)航空电子的发展要求提供大功率的直流电。在恒频交流电源系统中,具有无源滤波的二极管整流电路得到了广泛的应用，无源滤波器不仅降低了整流输出电压的纹波，也改善了交流电源的电流波形。但是要在变频交流电源中构成合适的无源滤波器十分困难。自桐式变压整流器(简称ATRU)的发明解决了这个难题，可将115/200 V变频交流电转换为270 V直流电。

可见，宽变顿交流电源的应用是在解决一系列科技问题的基础上才实现的。但是，ATRU和TRU只能将交流电转为直流电，它不能实现能址的双向流动;ATRU仅是一种不隔高的AC/DC电能变换器在需要隔离的场合不能使用:ATRU和TRU的负载特性比较软，供电质量不够高。因此尽管宽变频交流发电系统已在A380和B787飞机上得到了应用，仍需进一步发展。