270V直流直线供电系统设计与仿真

孙国文，赵徐成，季嘉伟

（空军勤务学院航空四站系，江苏 徐州221000）

270V直流直线供电系统设计与仿真

孙国文，赵徐成，季嘉伟

（空军勤务学院航空四站系，江苏 徐州221000）

针对多电飞机需要270V直流的外部电源保障，介绍了270V直流直线供电系统的整流部分和DC/DC部分；设计了270V直线供电系统的具体电路，仿真了270V直线供电系统电路；通过对仿真结果的分析，得出了270V直流直线供电系统设计合理的结论。

直线供电系统；设计；仿真

飞机在起飞前需要外部电源保障，航空地面电源车是传统的飞机外部电源保障方式。不过随着机场基础设施的建设完善及电力技术的发展，飞机外部电源保障的发展趋势将逐渐变为以直线供电系统保障为主，以航空地面电源车保障为辅。直线供电系统是采用静变电源给停机坪上的飞机供电的一整套供电系统，其基本原理是先将50 Hz的市电经过整流变成直流电，再通过半导体器件，利用逆变技术将其转换为高频方波交流，再经过整流转换为飞机需要的电源。直线供电系统具有无污染、低成本、高效率的优点。直线供电系统需要符合GJB572A-2006《飞机外部电源供电特性及一般要求》。本文主要研究多电飞机需要的270 V直流直线供电系统[1]，该系统主要分为两个部分：市电整流系统部分和DC/DC系统部分。

1 整流系统

270 V直流直线供电系统的市电整流部分采用的电路如图1所示，为改进后3个单相APFC输出端直接并联的三相APFC电路[2]。在输入交流侧并联了三个滤波电容CA、CB、CC，构造的中性点，让各相电流和电压的相位基本相同，输入功率因数较高，增加的电感 La1、Lb2和二极管 Da2、Db2，初步消除了相间的电流耦合。

图1 改进后的三相三线APFC电路

2 DC/DC系统

图2是移相全桥ZVS变换器的主电路拓扑[3]。此电路与普通的全桥电路相比，有以下不同之处：个功率开关管分别并联一个谐振电容C1～C4，其中，C1=C2，C3=C4；在变压器原边侧回路即两桥臂之间，串联了一个谐振电感Lr和一个隔直电容Cb.

图2 移相全桥ZVS变换器的主电路拓扑

谐振电感Lr和谐振电容C1～C4共同作用，产生谐振，使功率开关管在导通时刻，两端的电压为0，实现零电压导通；谐振同样使功率开关管在关断时刻，两端的电压为0，实现零电压关断。这种开关方式叫做零电压开关（ZVS），属于软开关电路。

隔直电容Cb的作用为：如果功率开关管Q1、Q4和Q2、Q3导通的时间并不对称，那么逆变产生的交流电压中会包含直流分量，变压器原边侧会积累很大的直流分量，进而造成变压器磁路饱和，隔直电容Cb可以阻断直流电流分量。

3 270V直流直线供电系统仿真

本文采用的是MATLAB软件中的Simulink平台来进行仿真分析。MATLAB是一款集工程计算、图形绘制、系统设计为一体的仿真软件。Simulink是MATLAB的一个附加组件，能够实现动态系统建模与仿真的环境集成。

根据电路数据，确定仿真参数。仿真时间为0.2 s；仿真方式：间隔采样时间为1 e～6 s；APFC电路中电感值为2 e～3 H；APFC电路中电容值为400 e～4 F；APFC电路中电阻值为1 Ω；输出整流电路中电感值为1 e～3 H；输出整流电路中电容值为1 e～6 F；输出整流电路中电阻值为1 Ω.搭建好的270 V直流直线供电系统电路模型[4]，如图3所示。

图3270 V直流直线供电系统电路模型

在Simulink平台上运行上述的270 V直流直线供电系统电路模型，得出270 V直流直线供电系统最终输出的电压波形，如图4所示。可以看到电压稳定在270 V，满足GJB572A-2006《飞机外部电源供电特性及一般要求》中关于270 V输出的规定。

图4270 V直流直线供电系统最终输出电压波形

4 结束语

本文介绍了多电飞机外部电源所需要的270 V直流直线供电系统，对整流部分和DC/DC部分进行了分析，对系统进行仿真，从结果看出此系统设计合理，能够满足飞机外部电源需求。

[1]陈 伟.基于多电飞机的先进供电技术研究[J].飞机设计，2006，27（04）：64-68.

[2]陈双全.一种单相合成三相APFC拓扑的研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2011.

[3]李顺毅.75 kW移相全桥ZVS DC/DC变换器的设计[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2015.

[4]孙宇帆.MATLAB/SIMULINK电力系统仿真方法[J].一重技术，2006，55（06）：74-77.

Design and Simulation of 270V DC Linear Power Supply System

SUN Guo-wen，ZHAO Xu-cheng，JI Jia-wei
（ Air Force Service Station，Xuzhou Four，Xuzhou Jiangsu 221000，China）

In view of the need of 270 V DC external power supply for multi electric aircraft，this paper introduces the rectifier part and DC/DC part of 270 V DC line power supply system.The specific circuit of 270V linear power supply system is designed，and the circuit of 270 V linear power supply system is simulated.Through the analysis of the simulation results，the conclusion is drawn that the design of 270 V DC linear power supply system is reasonable.

linear power supply system；design；simulation

TM133

A

1672-545X（2017）09-0026-03

2017-06-23

孙国文（1993-），男，四川威远人，在读硕士研究生，研究方向：航空四站保障技术与信息化。