飞机分布式配电中负载管理的实施

金勇

【摘 要】固态配电控制方式，在提高电气负载管理自动化水平的同时，也提高了配电系统的效率和可靠性。本文主要说明在固态控制配电方式中，通过对负载的分组和飞行过程中的构型管理，实现电气负载的自动管理，并介绍了主动被动两种负载管理理念。

【关键词】自动配电；负载管理

0 引言

采用飞机电气负载自动管理技术是先进飞机配电系统的发展趋势。电气负载管理中心是实现航空电气负载控制与管理自动化的重要组成部分，是飞机电气系统的枢纽部件，其主要任务是通过机载总线接受来自电源系统的控制信息，同时对先进飞机二次配电中心的分布式电力汇流条和固态功率控制器进行控制与监测，并将检测及处理完的信息通过机载总线送到电源系统。

负载自动管理的基本原则是，通过采用微机技术、总线技术和新型的配电装置，在不同的供配电模式下，确保处于工作状态的电气负载的用电需求，始终在电源系统当前可提供的電源容量范围以内，以免由于过载或构型转换等原因造成当前供电电源的丧失。

1 飞机负载的分类

飞机电气负载按重要性可分为关键飞行负载、关键任务负载、飞关键飞行负载。

1）关键飞行负载：它为保证飞机飞行安全所必需的用电设备。如果这些设备失效，不仅会引起飞行任务的中止，还会导致损毁飞机。因此，对于此种负载，要求有冗余备份

2）关键任务负载：它为完成特定的任务所需的用电设备。其功能失效将使飞机无法完成预定的任务。飞机上多数负载属于关键任务负载，这些负载多数具有硬件冗余或者功能冗余。

3）非关键飞行负载：指飞机上除了关键飞行负载、关键任务负载之外的其他用电设备。这种用电设备一般是为了让用户得到更好的飞行体验与舒适度。

定量地分析，按照AC25.1309定义，可以根据负载失效后对飞机的影响，将负载划分为表1所示的4种类型

2 负载管理的实施

负载管理的实施，靠的是负载管理计算机通过总线对下游固态功率控制器的控制和监测。目前，负载按供电对象，分为大功率负载和一般负载两类。大功率负载，是指交联电流在7.5A，直流电流在15A以上的负载。一般负载，是指交流电流在7.5A，直流电流在15A以下的负载。目前，受限于功率和散热，SSPC只能给一般负载进行配电。对于大负载，一般采用机电式控制器，即在给负载配电的电路中接入继电器，继电器线圈采用SSPC进行控制，并对大负载进行电流监测。这样，就实现了对大负载的控制和监测，使得大负载也一并进行负载管理。

2.1 负载分组

要利用计算机对负载进行管控，必须将同一安全性级别的负载进行分组，逐渐进行加卸载。这里举例如表2所示，并做分组要点说明。

这里对分组的要点如下：

1）按照安全性等级，可以设置，GROUP1～3，安全性等级逐渐升高；

2）同一组别的负载数量和总功率，不应造成一次性上电后对电网造成冲击；

3）同一组别的负载，尽量是任务功能相近的一些负载，如，可以设置，GROUP 1中，可以是厨房卫生间负载，GROUP 2中，可以是客舱视频负载。

4）同一组别中，不应出现，功能与其他组交联的负载。如，GROUP1中load15的卸载，不应该造成对GROUP2中load25的影响。

2.2 飞行任务中的配电构型

负载管理本质上是负载管理计算机按照当前的任务或者构型程序化地对所选择的负载进行通断控制。可以按照横坐标为飞行任务，纵坐标为故障模式（即机上电源数）对飞行中的情况进行构型控制，举例如表3所示

表3 负载管理中的构型

对于表3中，标识的部分进行说明。假设在巡航中，只有一台发电机给全机进行供电。这时候，负载管理计算机会接收到来自发电机的信息，按照当前的构型矩阵，为了将飞机剩余的电源过载的风险降低，并为了使得关键任务负载能更好地用电，将对负载进行卸载。这种情况下，将GROUP1，GROUP2中的负载进行卸载，则负载管理计算机将构型传递到远程配电中心的各个SSPC，SSPC进行关断，卸载被执行。而后将卸载信息显示到驾驶舱，机组成员只要被告知即可，无需在判断单发后手动去按开关进行卸载。

3 常用的两种负载管理模式

负载管理模式，按照理念来说，分为主动加卸载和被动加卸载两种。以上第二节介绍的，为主动加卸载模式。

被动加卸载模式下，监测系统主要任务为检测所属电源的功率，当且仅当电源功率过大时，且超过一定时间后，进行卸载，而后继续监测，如若仍旧超出电源容量，继续卸载。

如当飞机到达表3中的条件后，监测系统并不监测并生成当前构型，而是继续供电。然而，一台发电机带载情况下，很有可能会过载。当监测到电源输出功率达到电源额定能力，并超过3分钟后，GROUP1被卸载。卸载后，如若不再过载，则其余负载保持原状，如若继续过载1分钟，GROUP2被卸载，依次监测并执行。

两者的卸载理念，各有特点。并且，在负载组类分组方面，亦存在少许差异。需要根据飞机总体的需求进行合理应用。

4 结语

本文介绍了负载自动管理的基本原则和分类，提出了两种负载管理的理念并对主动型加卸载管理的工作逻辑和要点举例进行了说明。对于在多电飞机中，负载管理的主动和被动模式可以混合使用，大负载也可以分成多个阶段，以更好的管理和分配机上电能。

【参考文献】

[1]沈颂华.航空航天器供电系统，北京航空航天大学出版社，2005.78-96.

[2]谢少军，严仰光.未来先进飞机的电源系统，国际航空，1995.1.

[3]彭敏.民用飞机电气负载自动管理技术的研究，计算机测量与控制，2011.19（11）.

[责任编辑：朱丽娜]