航空电源系统承担着向所有机载用电设备提供稳定、可靠、安全和不中断供电的任务。航空电源供电系统的优劣和可靠性对飞机完成作战任务和保障飞行过程的安全具有不可替代的作用。供电中断分为两种:一种是电源间转换引起的供电中断,另一种是电网短路引起的供电中断。
图1为飞机一次电源供电系统的架构图,飞机上电源之间的转换包括左、右通道主电源之间的转换,主电源与应急电源之间的转换,地面电源向飞机上电源的转换。地面电源与飞机上主电源之间转换属于正常转换,如果一台主发电机发生故障而引起的断电属于故障转换。供电系统通过控制程序使该故障发电机退出工作状态,由其他通道正常的发电机代替供电。在航空电源供电系统中,电源转换过程中供电中断的发生主要是由于供电系统中接触器(左/右发电机接触器、辅助发电机接触器、地面电源接触器等)需要一定的动作时间,电压衰减也需要一定时间。一个电源脱离电网到另一个电源投入,由于各控制器件动作时间的累加,免不了会有供电中断过程。
电网短路时电压下降,用电设备无法工作,被视为供电中断;同时,熔断器熔断(熔断器的延时时间与流过它的过载电流值成反比)或自动开关跳闸也要经过一段时间,这些都会引起供电中断。
飞机上的一些负载对电源的中断非常敏感,如果电源的中断时间超出一定的范围,负载就会出现故障,尤其是关键飞行负载更是如此。根据关键飞行负载对供电中断时间的敏感性分类,允许供电中断的时间从50微秒到2秒。一般情况下,要求供电中断时间低于单个负载最大允许时间的50%。据此判断,把给一般负载供电的最大中断时间保持在50毫秒,这样就能满足大部分负载的要求。
图2为飞机二次电源供电系统架构图,在一级汇流条和配电汇流条之间增加转换继电器,从而增加了二次配电中心的电源冗余,虽然不能够提高系统的可靠性,但是转换继电器使电气负载管理中心能够为分布式汇流条在两个电源中选择一个,从而保证电气负载的不中断供电,提高了电气系统的容错能力。
因此,当检测到上层连通汇流条出现故障时,应保证在50毫秒之内完成继电器的转换,切换到正常的汇流条上,这样就达到了防止供电中断的目的。固态功率控制器作为二次配电中的功率控制器件,优点是响应速度特别快,当系统中出现短路故障时,能在10微秒左右切除故障,为不中断供电打下了基础。而一次配电中的智能接触器通断时间长,一般需要数毫秒,当电网故障时引起供电中断,当负载允许的最大供电中断时间小于50毫秒时,一般要使用不中断电源,这通过并联蓄电池实现。当供电汇流条供电中断时,蓄电池提供“插入”电力,消除了开关引起的延迟。