[发明专利]一种提高有刷直流起动发电机电压瞬变特性的方法

说明书

本发明提出一种提高有刷直流起动发电机电压瞬变特性的方法，通过在电机的“B”、“E”端之间安装满足特定要求的滤波装置，提高有刷直流电机电压瞬变特性以满足设计指标要求，最终保证飞机上用电设备需求。采用本发明后，能有效的提高有刷直流起动发电机的供电品质，改善供电特性，并最终降低有刷直流起动发电系统的体积、重量和线路复杂程度，保证飞机对供电指标的严酷要求。

技术领域

本发明属于航空直流起动发电机电源技术领域，具体为一种提高有刷直流起动发电机电压瞬变特性的方法。

背景技术

目前，航空直流起动发电机的电压瞬变特性GJB181B要求：当直流起动发电机突加负载时，输出电压在0.015s内不低于18V，从18V恢复到22V的持续时间为0.085s。但有刷直流电机的固有电枢反应特性导致在航空直流起动发电机突加负载时，存在去磁作用，引起输出电压下降，若突加负载过程中控制器在400μs内无法进行励磁调节，则有刷直流电机的瞬变特性达不到要求。

目前国内的有刷直流起动发电机配套控制器在突加负载时，由于电机的固有特性以及控制器在极短的时间内无法进行调节，因此电压瞬变特性尚达不到GJB181B要求。

发明内容

某型航空电气系统设计要求直流起动发电机突加负载时，输出电压在0.01s内不低于19V，从19V恢复到28V的持续时间不大于0.04s，比GJB181B要求更为严格，目前国内现有有刷直流起动发电机尚无法满足此要求，为此，本发明提出一种提高有刷直流电机电压瞬变特性的方法，通过在电机的“B”、“E”端之间安装满足特定要求的滤波装置，提高有刷直流电机电压瞬变特性以满足设计指标要求，最终保证飞机上用电设备需求。

有刷直流起动发电机可工作于起动和发电两种状态。如图1所示，起动时，接线片“C”接电源正，接线片“E”接电源负，“A”、“D”与控制器连接，“D”为电压敏感点。发电时，电机通过接线片“B”、“E”端对外提供直流电输出，输出电压依靠控制器向电机并激绕组中通入的激磁电流进行控制，当发动机转速或者负载大小发生变化时，电机控制器通过调整激磁电流的大小来确保输出电压的恒定。

滤波装置安装于电机的“B”、“E”端之间，当直流起动发电机突加负载时，滤波装置进行大电流充电，在瞬时内进行滤波和储能，满足电路中大功率、脉冲负载的需求。

滤波装置的容值通过以下过程确定：

首先确定在突加负载时，直流起动发电机电压瞬变特性超出电压幅值范围的时间t，此时间段内控制器不能够进行调节，而经过t时间后，控制器能够进行励磁调节。所以按照公式

初步计算容值C，其中U为瞬态端电压；u为稳态端电压；R为电枢电阻；由于瞬态端电压在每次测试过程中不同，所以通过公式得到的是初步计算后的滤波器容值范围；

在得到滤波器容值范围后，在实验室条件下，选择一个符合范围的滤波器安装在电机的“B”、“E”端之间，并根据实际机上状态确定线缆规格和长度，建立实验条件进行突加负载特性实验：

负载由20％P突加至170％P，其中P为额定负载，测量直流起动发电机电压瞬变特性曲线，判断是否满足设计要求，如不满足，则在滤波器容值范围内重新选择滤波器进行实验室条件下测试，直至满足设计要求。

此外，申请人在确定了滤波器容值后，进行实际飞机测试时，发现航空电源系统的使用环境(包括外场环境以及内部环境)对滤波装置也有影响，其中有刷直流起动发电机的工作环境为-55℃～100℃，起动时的电枢电流很大，电机发热严重，因此要求滤波装置至少满足150℃耐热性要求；其次直流起动发电机在外场使用时，“B”、“E”端之间的电压会出现突增，所以要求滤波装置耐压值至少大于外场测试过程中“B”、“E”端之间出现的最高电压。

基于上述原理，本发明的技术方案为：