交直流电子负载能量回馈特性在航空行业优势

　　随着现代航空科学技术的飞速发展，现代飞机上使用的电气设备数量显着增加，飞机的电气化和全面电气化，发货前需要进行更严格的电力系统测试，例如可靠性。目前，作为国内航空动力厂试验和科研院所动力试验试验(老化放电试验)、输出特性试验等负载。我正在使用电阻箱或防水测试台。这种传统的测试方法有很多缺点，如负载逐渐调整，电阻功率低，测试的电能全部被电阻消耗，负载装置体积大，占用空间大，随着半导体技术的发展，出现了可以模拟常规实际阻抗负载的电子负载。电子负载用于测试电源，有效的电流控制技术被广泛用于控制放电电流。电子负载可用于任何阻抗测试机会，因为它可以模拟具有不同阻抗值的负载。优势在于能量回馈电网解决电能浪费问题，使用大容量功率开关器件完成大功率功率测试 低负载由于无阻力消耗大功率能量，可以节省大量安装空间。

　　1、飞机动力系统

　　飞机电源系统是飞机电源系统的重要组成部分，包括主电源、辅助电源、应急电源和辅助电源。飞机的主要动力源包括为飞机正常飞行时的电气设备及其传输、协调、控制和保护装置供电的发电机。辅助电源为航空电池或由航空电池供电的发电机。主电源不工作时运行的辅助电源 应急电源包括飞机电池和风力发电机，如果主电源在飞行过程中出现故障无法正常供电，则使用应急电源。二次电源是将来自市电的一种形式的电能转换成不同的电压和电流，以满足不同用电设备对不同形式电能的要求的不同质量的装置。

　　航空电子负载是飞机动力系统中输出电能的装置或转换装置，以及发电机、AC/DC、DC/AC转换器、航空电池、整流器、电感器和电容器等部件的输出特性和可靠性。 (老化放电测试) 可靠全面的测试。

　　2、电子负载原理

　　电子负载是一种利用电子元件吸收和消耗电能的负载。电子元器件一般是功率场效应晶体管(PowerMOS)和绝缘栅双极晶体管(IGBT)等功率半导体器件。电能回馈式电子负载是在实现供电测试的前提下，将测试电能回馈给系统，实现电能再利用的一种节能型电子负载。图1是电能反馈电子负载原理示意图。

　　电子负载的输入端为测试电源的输出端，接低压电网220 US Ix 380V。在输入端，电子负载必须控制输入电流的大小和相位，以设置电源中存在的阻抗或电流值。在输出侧，必须控制电网电压，使输出电流同相，以实现单位功率因数反馈的测试能量。

　　电子负载的工作模式有恒流模式、恒阻模式、恒压模式，以及过压、过流、短路等动态测试模式。恒流模式用于测试电压源和交/直流电源的负载调整率。负载调节是电源在负载变化时提供稳定输出电压的能力。它是电源输出电压偏差率的百分比;恒阻模式通常用于测试电压源或电流源的激活和限流特性。恒压模式测试电源的限流特性。用于。电压为固定值，可以通过模拟电池端电压来测试电池充电器;动态测试模式，通过电子负载的控制，电力系统的各种故障。或者通过模拟某些参数的突然变化来提高系统可靠性。

　　3、航电负载分类

　　航空电源可分为主电源层、辅助电源、应急电源、辅助电源按其功能，可组合为直流电源和交流电源两种电源。航空直流电源：直流发电机(额定电压为6V、12V、28.5V、270V等)、飞机电池、飞机变压器整流器等，航空交流电源如交流发电机(一般1155助)铸200V 、400Hz、三相)、AC/DC转换器、静态转换器等。

　　有两种类型的航空电子电源：直流和交流。航空电子负载也可分为直流电子负载和交流电子负载两种。反馈直流电子负载用于测试航空直流电源，通常使用逆变器将直流电源的电能反馈到交流电网。电源测试通过航空交流电源测试和AC/AC转换实现，同时将电能反馈到交流电网。

　　4、直流电子负载拓扑

　　目前，直流电子负载的研究相对成熟，直流电子负载的主电路拓扑已决定为DC/DC的两层结构，综合考虑节能、结构简化、降低成本。DC/AC如图2所示，主电路主要由DC/DC变换器和DC/AC变换器两部分组成，其中DC/DC为电容储能，可实现输入分离控制，如图2所示。图 2 左侧虚线框内同样采用了 Cuk 转换器，同样降低了开关损耗，无需其他辅助电路来实现开关管的软关断。同时，其结构也比boost-back转换器好很多。 DC/AC转换器产生系统同步逆变电流，输出滤波器滤除逆变电流的高次谐波，降低输出电流THD。

　　5、交流电子负载拓扑

　　由于交流电子负载的输入端和输出端都是交流电压，所以一般都是AC/AC转换器。根据中间传输链路的类型，AC/AC转换器可以分为三种类型：可以是中间DC链路AC/AC转换器、中间AC链路AC/AC转换器、直接链路AC/AC转换器。
       （推荐阅读：什么是直流电子负载？能量回馈式直流电子负载）

　　考虑在高频LC谐振电路中加入带有中间交流环节的AC/AC转换器，供给负载的能量完全通过谐振电路，因此其电感和电容元件需要较大的额定电容。是的，双向潮流和高频母线控制比较复杂，开关管的数量是中间直流环节转换器的两倍，成本高。直接交流/交流转换器也被称为。一个矩阵式AC-AC转换器，需要使用双向全控开关，即两个全控器件反串联，所以总共需要18个全控开关器件，输入输出电压。 0.866倍电压转换效率不够，短路保护有问题。中间直流环节AC/AC变换器结构简单，易于控制，是目前通用的AC/AC变换电路，采用硬开关，但在交流电源一般400Hz频率下较大航空供应。不会发生开关损耗。由以上分析可知，本文如图3所示，采用中间直流环节的AC-DC-AC结构作为电子负载的主电路结构。

　　6、航电负载系统结构

　　图8显示了航空电子负载系统的结构。硬件系统包括微处理器电路、电子负载主电路、检测电路、触发驱动电路、保护电路和滤波电路。微处理器电路由微处理器及其供电电路组成，采用Ti的TMS320C2000系列TMS320LF2407A，具有强大的数据处理能力和丰富的片上资源和外设资源，特别是可编程PWM。提供波形控制。电子负载的主电路主要由输入输出两个VSR的四组开关桥臂组成。输入/输出电流和电压信号被检测、过滤和偏置，并发送到微处理器。保护电路信号也送到微处理器，微处理器完成参考电流(电压)的计算和控制。实现方法和策略编程生成驱动信号以实现对电子负载的控制。

　　鉴于当前民用直流电子负载的成熟，交流电子负载也在详细研究中，将电能反馈电子负载应用于航空电源，考虑到目前国内航空电源测试的不足，将从航空负载的拓扑结构进行测试，论证其在控制方法和控制策略方面的可行性，基于电能回馈的航空电子负载具有体积小、节能、自动化程度高等优点，为国防工业带来了巨大的经济效益。