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CN102332697B - 测量飞行器配电系统中的瞬态电气活动 - Google Patents

测量飞行器配电系统中的瞬态电气活动 Download PDF

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Abstract

本发明名称为测量飞行器配电系统中的瞬态电气活动。飞行器的电气配电系统(21)包括电连接到电气负载(14)的电源(12)和至少一个用于中断该配电系统(21)中的电流的电路中断装置。区别装置(23)连接到该系统(21)用于区别该系统中的瞬态电气事件(15)与该系统中的电气活动的稳态水平，其中该瞬态电气事件(15)引起跨该区别装置(23)的全部或部分的电势差。如果跨该区别装置(23)的电势差超过阈值电压则该电路中断装置可操作成中断流过该配电系统(21)的电流。

Description

测量飞行器配电系统中的瞬态电气活动
技术领域
本发明涉及飞行器的电气配电系统，并且特别地涉及测量其中的瞬态电气活动。
背景技术
飞行器电力系统和其他配电系统暴露于大范围的干扰，其可发起瞬态电气事件。例如，设备故障和雷击可以导致电流和电压瞬态。短路状况也可以导致瞬态浪涌。这样的瞬态可引起配电系统中的电弧放电和/或电路部件的过热，其进而可引发火灾。
针对该背景，存在设计飞行器和其他电力系统以越来越高的电压和因此更低的电流操作的趋势，从而允许系统的电缆的重量减小。可在飞行器中使用DC和AC电力系统两者。
在现有技术中，瞬态传统上已经使用电流换能器测量，电流换能器在DC系统中必须中断处于测量的电路以便插入其中。图1示出这样的现有技术系统，包括具有连接到负载14的DC源12的配电系统11。电弧事件15由电流换能器13测量，电流换能器13在电路中串联连接在负载14和电力供应12之间。该电弧在电路中产生大约20V的反电动势，该反电动势大致上独立于源电压。当使用更高的源电压时，与该电弧事件关联的电流中的变化与总系统电流相比变得越来越小，并且因此电流中的变化更难以测量。
备选的现有技术方式牵涉测量由电气瞬态引起的叠加在系统电压上的行波。该方法依赖对电气安装中不受控制的特征电路阻抗的了解。
发明内容
本发明提供飞行器的电气配电系统，其包括电连接到电气负载的电源和至少一个用于中断该配电系统中的电流的电路中断装置，进一步包括连接到该系统用于区别该系统中的瞬态电气事件与该系统中的电气活动的稳态水平的区别装置，其中该瞬态电气事件引起跨该区别装置的全部或部分的电势差，该电路中断装置可操作成如果跨该区别装置的电势差超过阈值电压则中断流过该配电系统的电流。
此外，本发明提供测量飞行器的电气配电系统中的瞬态电气活动的方法，其包括：将区别装置连接到该配电系统，该区别装置可操作成将该系统中的瞬态电气事件与该系统中的电气活动的背景水平分开，其中该系统中的瞬态电气事件引起跨该区别装置的全部或部分的电势差，监测跨该区别装置的全部或部分所引起的该电势差并且如果该电势差超过阈值电压则操作电路中断装置以中断流过该系统的电流。
在电气系统的稳态DC操作中，在没有电弧放电或任何其他形式的浪涌发生的情况下，大致上没有电流流过区别装置。然而，当浪涌发生时，流过系统并且因此通过传感器的电流相对快速地变化，并且区别装置允许电流流过它。因为由区别装置实现电流中的变化的测量，背景稳态电流/电压的大小不阻碍测量。本发明有利地将瞬态从稳态电流去耦合，从而允许瞬态的简单测量。与测量叠加在系统电压上的行波的现有技术方式相比，本发明提供测量瞬态的简单得多并且便宜得多的手段。
本发明的各种附带的特征在附属权利要求中陈述。在本发明的有利实施例中，区别装置可以包括至少一个连接到至少一个电容器的电阻器。使用在区别装置中适当设置的简单电路部件，装置允许仅瞬态电流在配电系统中流动。
附图说明
接着是仅通过示例的方式的本发明的实施例的详细说明，其参照附图，其中：
图1是示出现有技术电气系统的示意电路图；以及
图2至4是分别示出本发明的实施例的示意电路图。
具体实施方式
图1示出现有技术飞行器配电系统11，其包括可是AC或DC的电源12，以及负载14，其可以包括飞行器的电气负载中的任何负载，例如飞行控制系统或照明系统等。电弧15在该配电系统11中发生，由此引起流过该系统的电流中的瞬态波动。电流换能器13直接设置在电路中，与负载14串联以便直接测量由该电弧放电事件15引起的电流中的变化。
本发明的操作基于以下事实：在例如电弧放电事件等电路瞬态期间瞬时电压瞬态强加进入系统。在电弧事件的情况下，由于电路电感，电流必须保持恒定；这通过将电感能量中的一些转换成电压从而中和瞬时电压效应并且因此允许电路电流在电气瞬态的初始情况下保持不变而实现。如果关于总系统电压或一些不变系统中性电压进行测量，则可以测量系统电压中的该瞬态增加。
图2示出本发明的第一实施例，其中示意地示出飞行器电气配电系统21。在该实施例中电源12是DC源。
可以看到存在分布在整个电路中的集总的电路电感29，其将源12连接到负载14。万一电弧事件15发生，例示跨电弧自身的电压。该电压瞬态将具有减小负载电压并且从而减小负载电流的效应，然而由于电路电感，不允许该瞬时电流减小。电路电感引起系统电压增加以补偿电弧电压瞬态。区别装置23(本文也称为传感器23)在连接点26和27连接到系统21。该区别装置23允许瞬态电气活动与稳态电气活动区别开。装置23形成连接到电源12的电极的并联电路部分。
区别装置23包括电容器24和电阻器25，并且在正常状况下，该电容器电流是零并且在该电容器的完全充电状态中该电阻器25两端的电压也是零。该电容器24和该电阻器25串联连接。
在瞬态状况下，传感器23两端的电压由于电路的补偿电感能量而升高；然而，电容器两端的电压由于与它串联的电阻25而不能立即变化。因此，在电阻器25两端出现电压瞬态，进而可以对其测量。该电压如在图2中示出的跨点27和28测量。
图3示出本发明的另一个实施例，其中区别装置或传感器33包括电感器34以及第一实施例的电容器24和电阻器25。从而传感器33包括谐振电路，其谐振的时间与电弧放电瞬态成比例。该电感器34、电容器24和电阻器25串联连接，但可以使用这些部件的各种配置。在该实施例中，电源12可以是AC或DC源。在使用DC源的情况下，在配电系统31的稳态操作中没有电流流过传感器33。
图4示出本发明的另外的实施例，其特别适合AC电源，其中区别装置/传感器43包括电容器24和电阻器25，其再次串联连接。传感器43包括二极管桥，其包括第一、第二、第三和第四二极管44至47以将跨传感器43的AC信号整流。由此，在系统的稳态AC操作中，该二极管桥44、45、46和47大致上限制沿区别装置43的稳态AC电流的流动，而允许瞬态浪涌沿区别装置43传送并且在电阻器25两端被测量。通过测量图4中的点48和49之间的电势差来取得传感器读数。
在实施例中的每个中，在电阻器25两端测量的电压在配电系统的稳态操作中是低的或大致上是零。当电气瞬态在系统中的任何地方发生时，电力浪涌引起电势差在电阻器25两端出现，其使用伏特表测量。如果在电阻器两端的电压超过阈值，可以采取行动以防止对配电系统的损伤。例如，系统中的断路器可以跳闸以终止电流流动。
本发明的区别装置23、33、43可以加装到现有配电系统。

Claims (5)

1.一种飞行器的电气配电系统，其包括电连接到电气负载的电源和至少一个用于中断所述配电系统中的电流的电路中断装置，进一步包括：
连接到所述系统用于区别所述系统中的瞬态电气事件与所述系统中的电气活动的稳态水平的区别装置，其中所述瞬态电气事件引起跨所述区别装置的全部或部分的电势差，所述电路中断装置可操作成如果跨所述区别装置的电势差超过阈值电压则中断流过所述配电系统的电流，其中所述区别装置包括至少一个串联连接到至少一个电容器的电阻器，所述区别装置与所述电源和所述负载并联连接；
其中所述区别装置进一步包括至少一个电感器，所述电阻器、所述至少一个电容器和所述电感器互相串联连接。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述电源包括AC源并且所述区别装置包括用于将AC电流滤波的二极管桥。
3.一种测量飞行器的电气配电系统中的瞬态电气活动的方法，其包括：
将区别装置连接到所述配电系统，所述区别装置可操作成将所述系统中的瞬态电气事件与所述系统中的电气活动的稳态水平分开，其中所述系统中的瞬态电气事件引起跨所述区别装置的全部或部分的电势差，
监测跨所述区别装置的全部或部分所引起的电势差，以及
如果所述电势差超过阈值电压则操作电路中断装置以中断流过所述系统的电流，其中所述区别装置包括至少一个串联连接到至少一个电容器的电阻器，所述区别装置与电源和负载并联连接；
其中所述区别装置包括至少一个电感器，所述电阻器、所述至少一个电容器和所述电感器互相串联连接。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述监测步骤包括监测所述电阻器两端的电势差。
5.一种用于连接到飞行器配电系统的区别装置，所述区别装置可操作成区别所述系统中的瞬态电气事件与所述系统中的电气活动的稳态水平，其中所述瞬态电气事件引起跨所述区别装置的全部或部分的电势差，其中所述区别装置包括至少一个串联连接到至少一个电容器的电阻器，所述区别装置与电源和负载并联连接；
其中所述区别装置包括至少一个电感器，所述电阻器、所述至少一个电容器和所述电感器互相串联连接。
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