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[摘 要]飞机配电系统是现代飞机的一个十分重要组成部分。目前，国产飞机的配电架构的应用，从集中式配电向分布式智能配电过渡。本文介绍了分布式配电的应用，比较了集中式配电与分布式配电的特点，并在应用中描述了分布式配电的先进性。
[关键词]分布式配电，固态功率控制器
中图分类号：V758 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）18-0241-01
0 引言
飞机电源系统是现代飞机的一个重要组成部分， 是电能的产生、控制、变换、传输和分配的系统， 主要由发电系统和配电系统两大部分构成。国产飞机的配电系统的应用，也从传统的集中式配电转向分布式智能配电。分布式配电采用微计算机技术、数据总线传输技术和固态配电技术， 实现对飞机发电、配电及负载管理等一体化控制。
1 配电控制方式介绍
集中式控制方式和分布式控制方式是电气综合控制系统对电气系统的控制方式。
集中式控制方式中，各台发电机分别由相应的发电机控制器控制，飞机上的输配电系统和电气负载由一台中央计算机集中控制。因而，当输配电结构较复杂或电气负载较大时，所需的控制点就会增多，中央计算机循环扫描控制的速度就会较慢，然而，当中央计算机失效时，就会导致整个系统无法正常工作。基于这一控制方式的特点，集中式控制方式只适用于小型或轻型的飞机上使用，无法实现电气系统的综合化控制。
分布式控制方式中，发电机、主配电中心和二级配电中心分别由相应的GCU、远程终端和负载管理中心控制。远程终端完成主配电中心电源汇流条的布局控制，负载管理中心完成电气负载优先级的选择、解算电气负载供电请求方程等功能。在分布式控制方式下，各终端通过电气数据总线实现信息的共享。
2 分布式配电的应用和特点
2.1 分布式配电技术的应用
随着电力电子技术的发展，分布式配电系统中，以大面积应用固态功率控制器（SSPC）为实现基础。SSPC是由半导体器件构成的智能开关装置，用于接通或断开电路，实现电路保护和接受前级计算机的控制信号并报告其工作状态信号。它的作用与传统的机械式热自动开关、保险丝与继电器串联的联合体或者其他控制保护器相似，但在性能及功能上大大优于这些传统的装置：它能快速接通和断开电路而不产生电弧；它内部没有活动部件，因此不产生机械磨损，可靠性高；过载时按反延时特性“跳闸”，保护电气负载设备和线路；设有电气隔离措施，抗干扰能力强等。分布式配电以计算机为中心，通过数据总线和SSPC构成新型的配电系统。图1为传统的热断路器与SSPC的比较图。传统的热断路器，在集中式配电中，大面积使用，应用形式多为在驾驶舱内和电源中心的断路器板。
2.2 分布式配电的特点
采用分布式配电和负载自动管理的自功化配电系统，有着常规配电系统无法比拟的优越性，它具有如下特征：
1）实现负载的自动管理
负载自动管理系统可对配电系统所要求的功率与电源系统所能供给的功率进行合理地调度和分配，达到对电源设备最有效地利用。负载管理功能可以有秩序地给汇流条或者负载进行加卸载，实现了电网负载的逐步建立，避免了大负载突加突卸对电网的冲击，保证了供电质量。当飞机由于故障出现应急时，可以按照负载管理优先级卸载，保证向关键飞行负载供电，这样就可以在有限功率条件下提高飞机安全返航的概率。
2）提高供电系统的可靠性
易于采用余度和容错技术，可以使系统在单点和多点故障情况下仍能向负载供电。并且，相对于集中式配电——电源中心都在EE舱中，所有负载，线缆都通过电源中心向全机发散，如果出现配电点单点故障，容易蔓延。而分布式配电，在物理空间上，避免了由于远程配电端配电点单点故障造成的蔓延。当机头的远程配电中心出现線路故障时，其余配电点物理上隔离，不受影响。
3）电网重量轻。
驾驶舱可除去电源中心，空间增大。采用的分布式汇流条远程终端和负载管理中心均可离负载较近地放置，功率线的长度可以根据负载分布来裁减，从而减少了电线长度，减轻了重量。如图2中，发电机馈线接入电源中心后，集中式配电必须从机身前部逐一敷设线缆。而分布式配电，远程配电中心可以依据负载的密集程度和相对位置，较自由地进行选择。减少线缆总长度和相对密集程度。
4）提高配电系统的可维护性与可操作性
采用了负载的自动管理技术，系统能够根据飞机当前的飞行状态、电源状态和负载状态进行合理配电，特别是在故障状态下能够自动选择合适的汇流条，并根据负载等级自动加载和卸载，大大减轻了飞行员的操作任务；同时，配电系统可以向飞行员提供直观详尽的配电系统状态信息和操作指令信息，从而提高了系统的可操作性。还可由自检装置将故障信息存入故障显示装置的非易失性存储器中，地勤人员可利用专门的地面检测设备寻找出故障以至再现故障，很快判别出故障点，提高了配电系统的维护性。
5）可扩展性
使用先进配电系统按照标准化、模块化和通用化进行设计，维护方便，适应性强，在飞机改型，扩大功能和增加新设备时，一般只需对软件作一定的修改即可完成系统的重构，从而降低了研制费用及改型费用
3 结论
分布式智能配电技术是飞机配电的发展趋势，可以大大提高配电可靠性，增强安全性，减轻配电系统重量，提高功率使用和负载管理的效能。负载管理系统，可以根据飞机发电容量的大小、供电系统的完好程度以及飞机不同飞行阶段自动地断开和接通用电设备，使系统具有重构的能力，从而保证飞行和任务关键负载的可靠供电。分布式智能配电技术可以在多电飞机的配电系统中进行更广泛的研究及应用。
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.
[关键词]分布式配电，固态功率控制器
中图分类号：V758 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）18-0241-01
0 引言
飞机电源系统是现代飞机的一个重要组成部分， 是电能的产生、控制、变换、传输和分配的系统， 主要由发电系统和配电系统两大部分构成。国产飞机的配电系统的应用，也从传统的集中式配电转向分布式智能配电。分布式配电采用微计算机技术、数据总线传输技术和固态配电技术， 实现对飞机发电、配电及负载管理等一体化控制。
1 配电控制方式介绍
集中式控制方式和分布式控制方式是电气综合控制系统对电气系统的控制方式。
集中式控制方式中，各台发电机分别由相应的发电机控制器控制，飞机上的输配电系统和电气负载由一台中央计算机集中控制。因而，当输配电结构较复杂或电气负载较大时，所需的控制点就会增多，中央计算机循环扫描控制的速度就会较慢，然而，当中央计算机失效时，就会导致整个系统无法正常工作。基于这一控制方式的特点，集中式控制方式只适用于小型或轻型的飞机上使用，无法实现电气系统的综合化控制。
分布式控制方式中，发电机、主配电中心和二级配电中心分别由相应的GCU、远程终端和负载管理中心控制。远程终端完成主配电中心电源汇流条的布局控制，负载管理中心完成电气负载优先级的选择、解算电气负载供电请求方程等功能。在分布式控制方式下，各终端通过电气数据总线实现信息的共享。
2 分布式配电的应用和特点
2.1 分布式配电技术的应用
随着电力电子技术的发展，分布式配电系统中，以大面积应用固态功率控制器（SSPC）为实现基础。SSPC是由半导体器件构成的智能开关装置，用于接通或断开电路，实现电路保护和接受前级计算机的控制信号并报告其工作状态信号。它的作用与传统的机械式热自动开关、保险丝与继电器串联的联合体或者其他控制保护器相似，但在性能及功能上大大优于这些传统的装置：它能快速接通和断开电路而不产生电弧；它内部没有活动部件，因此不产生机械磨损，可靠性高；过载时按反延时特性“跳闸”，保护电气负载设备和线路；设有电气隔离措施，抗干扰能力强等。分布式配电以计算机为中心，通过数据总线和SSPC构成新型的配电系统。图1为传统的热断路器与SSPC的比较图。传统的热断路器，在集中式配电中，大面积使用，应用形式多为在驾驶舱内和电源中心的断路器板。
2.2 分布式配电的特点
采用分布式配电和负载自动管理的自功化配电系统，有着常规配电系统无法比拟的优越性，它具有如下特征：
1）实现负载的自动管理
负载自动管理系统可对配电系统所要求的功率与电源系统所能供给的功率进行合理地调度和分配，达到对电源设备最有效地利用。负载管理功能可以有秩序地给汇流条或者负载进行加卸载，实现了电网负载的逐步建立，避免了大负载突加突卸对电网的冲击，保证了供电质量。当飞机由于故障出现应急时，可以按照负载管理优先级卸载，保证向关键飞行负载供电，这样就可以在有限功率条件下提高飞机安全返航的概率。
2）提高供电系统的可靠性
易于采用余度和容错技术，可以使系统在单点和多点故障情况下仍能向负载供电。并且，相对于集中式配电——电源中心都在EE舱中，所有负载，线缆都通过电源中心向全机发散，如果出现配电点单点故障，容易蔓延。而分布式配电，在物理空间上，避免了由于远程配电端配电点单点故障造成的蔓延。当机头的远程配电中心出现線路故障时，其余配电点物理上隔离，不受影响。
3）电网重量轻。
驾驶舱可除去电源中心，空间增大。采用的分布式汇流条远程终端和负载管理中心均可离负载较近地放置，功率线的长度可以根据负载分布来裁减，从而减少了电线长度，减轻了重量。如图2中，发电机馈线接入电源中心后，集中式配电必须从机身前部逐一敷设线缆。而分布式配电，远程配电中心可以依据负载的密集程度和相对位置，较自由地进行选择。减少线缆总长度和相对密集程度。
4）提高配电系统的可维护性与可操作性
采用了负载的自动管理技术，系统能够根据飞机当前的飞行状态、电源状态和负载状态进行合理配电，特别是在故障状态下能够自动选择合适的汇流条，并根据负载等级自动加载和卸载，大大减轻了飞行员的操作任务；同时，配电系统可以向飞行员提供直观详尽的配电系统状态信息和操作指令信息，从而提高了系统的可操作性。还可由自检装置将故障信息存入故障显示装置的非易失性存储器中，地勤人员可利用专门的地面检测设备寻找出故障以至再现故障，很快判别出故障点，提高了配电系统的维护性。
5）可扩展性
使用先进配电系统按照标准化、模块化和通用化进行设计，维护方便，适应性强，在飞机改型，扩大功能和增加新设备时，一般只需对软件作一定的修改即可完成系统的重构，从而降低了研制费用及改型费用
3 结论
分布式智能配电技术是飞机配电的发展趋势，可以大大提高配电可靠性，增强安全性，减轻配电系统重量，提高功率使用和负载管理的效能。负载管理系统，可以根据飞机发电容量的大小、供电系统的完好程度以及飞机不同飞行阶段自动地断开和接通用电设备，使系统具有重构的能力，从而保证飞行和任务关键负载的可靠供电。分布式智能配电技术可以在多电飞机的配电系统中进行更广泛的研究及应用。
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.