飛機(jī)儲能盒的工作原理與故障分析排除

徐偉杰　唐晟露

[摘 要]民用航空器上飛機(jī)頻閃/防撞燈是飛機(jī)不可缺少的一個極為重要的部件。如何使其正常工作，其工作原理又是如何的呢？文章將對飛機(jī)儲能盒的工作原理作一個較為詳細(xì)的分析。在儲能盒的使用和維護(hù)過程中又不可避免地會發(fā)生故障，在此有必要對儲能盒的故障進(jìn)行檢查并修理，保證飛機(jī)頻閃/防撞燈的正常工作，從而降低飛機(jī)的運(yùn)營成本。

[關(guān)鍵詞]民用航空器；頻閃/防撞燈；飛機(jī)儲能盒；工作原理；故障分析排除

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.45.062

1 飛機(jī)儲能盒的工作原理

電源組件儲能盒是一個用于飛機(jī)頻閃/防撞燈的電源和控制裝置。它將115 伏高壓脈沖提供給飛機(jī)頻閃/防撞燈。PSU 包含轉(zhuǎn)換和能量存儲，點(diǎn)火，頻閃控制和頻閃率定時電路。它也有一個主從功能，使不同組件具有同步功能。

1.1 模塊說明

（1）EMC 濾波器：電源輸入信號線上的模塊濾波器。

（2）AC/DC轉(zhuǎn)換器：AC/DC轉(zhuǎn)換器將交流電輸入轉(zhuǎn)換成電源組件內(nèi)部電路所需的直流信號。

（3）模塊轉(zhuǎn)換器：高頻模塊轉(zhuǎn)換器對頻閃電容器產(chǎn)生充電電壓。

（4）充電蓄能器：充電蓄能器是一個儲存高能電源輸出的電容器組件。

（5）點(diǎn)火脈沖發(fā)生器：點(diǎn)火脈沖發(fā)生器給出頻閃燈的高壓點(diǎn)火信號。

（6）調(diào)光器：調(diào)光功能用于將頻閃能量減少至15%額定功率。

（7）電壓限制器：電壓限制器限制電解頻閃電容器的充電電壓。

（8）消弧電路：消弧電路在點(diǎn)火期間阻止模塊轉(zhuǎn)換器。

（9）計時器：計時器組件給出主/從屬操作的同步和基準(zhǔn)電壓信號。

（10）時鐘發(fā)生器：時鐘發(fā)生器通過主/從操作的外部同步輸入使電源組件的輸出點(diǎn)火脈沖同步。

1.1.1 EMC過濾器〔1-4〕

tranzorb 二極管D1，D2和D3 限制三相電源的每相電壓瞬時值。對稱LC濾波器抑制電源和中線上的HF 干擾。旁路電容器C10到C15是低通濾波器，阻止剩余輸出和輸入控制信號線路上的干擾。

1.1.2 AD-DC轉(zhuǎn)換器

三相整流器D4-D9供電給模塊轉(zhuǎn)換器，通過電容器感應(yīng)器結(jié)構(gòu)C17，DR5使結(jié)果信號平穩(wěn)。電容器C16可消除HF干擾。TR1的次級線圈4和5，產(chǎn)生一個用于調(diào)光功能的440V電壓。D12整流輸出，R3連同D24和D23形成一個為C40充電的電壓調(diào)節(jié)器。D23和D24為點(diǎn)火脈沖發(fā)生器供電。TR1的次級線圈8和9給計時器組件供電壓。輸出經(jīng)由D10整流，并通過電容器C18平穩(wěn)。TR1的次級線圈6和經(jīng)由D11整流和電容器C22濾波向剩余電路供電壓。

1.1.3 模塊轉(zhuǎn)換器

電源直接來自三相整流器并傳送給模塊變壓器TR2的初級線圈。通過阻斷晶體管T7和電容器C47完成電路。只要將電壓導(dǎo)入TR2回饋線圈內(nèi)，T7接通，在T7傳導(dǎo)階段，通過TR2的反饋繞組的D29、R32和R33 給C37充電。達(dá)到可程序化的單結(jié)晶體管T6門限值時，C37經(jīng)由R34和T5放電，并設(shè)定T7關(guān)閉?？梢哉{(diào)整R33在變壓器TR2即將達(dá)到飽和之前使T7關(guān)閉?？蓽p少T7內(nèi)的熱損失并極大地改善系統(tǒng)效率和可靠性。當(dāng)T7關(guān)閉時，通過TR2次級線圈經(jīng)由D31、R37和 D30充電頻閃電容器。要D30導(dǎo)通，T9保持T7關(guān)閉，使所有感應(yīng)能量可以提供給充電蓄壓器（C41到C44）。

1.1.4 充電蓄能器

充電蓄壓器由4個703 UF頻閃電容器（C41到C44）組成。當(dāng)T7關(guān)閉時，通過TR2次級線圈經(jīng)由D31、R37和 D30充電頻閃電容器，將充電蓄壓器結(jié)果輸出電壓經(jīng)由22提供給頻閃燈的陽極。

1.1.5 點(diǎn)火脈沖發(fā)生器

IC7管腳10輸出一個高電平點(diǎn)火控制信號，用于提供給單結(jié)晶體管T10。當(dāng)T10導(dǎo)通時，其輸出會溢流TH1的出口。當(dāng)TH1導(dǎo)通時，C46經(jīng)由頻閃燈（管腳21）內(nèi)的點(diǎn)火變壓器放電。

1.1.6 調(diào)光器

經(jīng)由低通濾波器C10向光耦合器IC1，管腳2提供調(diào)光器電門信號。在調(diào)光模式內(nèi)，當(dāng)充電蓄壓器（C41到C44）充電電壓達(dá)到大約200伏時，T3可使電壓限制器阻止模塊轉(zhuǎn)換器。高于200伏的初始陽極電壓通過C40上的440伏提供。經(jīng)由D33點(diǎn)火后，主放電經(jīng)由D32產(chǎn)生。

1.1.7 電壓限制器

在常規(guī)操作中，T3接通。電阻分配器網(wǎng)絡(luò)R23、R24和R25減少頻閃電容器的電壓。達(dá)到D26的工作電壓時，T4經(jīng)由T5導(dǎo)通并接地模塊晶體管T7。

在常規(guī)操作中，T3接通。電阻分配器網(wǎng)絡(luò)R23、R24和R25減少頻閃電容器的電壓。達(dá)到D26的工作電壓時，T4經(jīng)由T5導(dǎo)通并接地模塊晶體管T7。

1.1.8 消弧電路

點(diǎn)燃期間，來自IC6a的50ms輸出信號阻止模塊轉(zhuǎn)換器電路并且頻閃電容器的充電電流變?yōu)榱?。電弧支撐電流降到低于其減慢限度并開始弧形壓制。

1.1.9 計時器

計時器組件包括一個自由運(yùn)行模式內(nèi)通過管腳10給出的5.5 Hz脈沖的非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器IC2。IC3是一個約翰遜計數(shù)器，給出0.92Hz頻率的脈沖以及管腳3和管腳7處182 ms持續(xù)時間。管腳7在管腳3后達(dá)到高電平545 ms。將脈沖提供到“斷開集極器”輸出的T1和T2用于控制信號“Wing+APU”（T1）和“AC Light”（T2）。R51和R52可用作限流器。計時器組件用于主電門和單個操作模式。

1.1.10 時鐘發(fā)生器〔5〕

在從屬或者單個操作模式內(nèi)，經(jīng)由電流限制電阻R15和R16，并且C28經(jīng)過低通濾波器（C14和C15）向光耦合器提供同步控制信號。每次輸入時，控制經(jīng)由R18充電的脈沖C30至少1ms。IC5的管腳3輸出下降沿，觸發(fā)IC6b（管腳11），它可產(chǎn)生一個1.5 s的脈動。如果出現(xiàn)新的控制脈沖，IC6b重新啟動。當(dāng)控制脈沖被識別時IC5的管腳4的與非門輸出低電平。一般情況下，該輸出約為182 ms的高電平脈沖。該182 ms脈沖觸發(fā)在IC7管腳10處給出0.59 秒持續(xù)脈沖的非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器IC7，該點(diǎn)火脈沖也可觸發(fā)IC6a，IC6a產(chǎn)生50 ms電弧消引脈沖。如果1.5秒內(nèi)沒有新的控制脈沖，IC6b下降直到通過新的脈沖再次觸發(fā)它。只要IC6b是低電位，IC5的管腳4是高電位并且IC7處在自由運(yùn)轉(zhuǎn)模式內(nèi)。

1.2 測試程序

（1）測量或者觀察組件之前，向組件供給電壓并至少工作1分鐘，觀察頻閃燈工作至少3分鐘。閃光必須有規(guī)則并且閃光頻率應(yīng)為55±5次閃光/分。

（2）將示波器負(fù)極探頭連到TP II，并將正極探頭連到TP I，并且檢查陽極電壓，每次閃光前測量的陽極電壓應(yīng)是505±25伏。波形應(yīng)與圖示一致。

（3）從組件上拆開頻閃燈。通過連到GTE 11的GTE 11.1準(zhǔn)備測試電路。

（4）將示波器負(fù)極探頭連到TP II，并將正極探頭連到TPIII，并且測量點(diǎn)火脈沖。點(diǎn)火脈沖波形應(yīng)與下圖一致并且電壓應(yīng)為-350±50伏。

（5）將測試插頭連到電纜A，將電門SW1設(shè)到位置A。

（6）將示波器負(fù)極探頭連到TP IV，并將正極探頭連到TP V，并且測量“AC Light”控制信號，“AC Light”信號波形應(yīng)與右上圖一致。

（7）將電門SW1設(shè)到位置B，并測量控制裝置信號“Wing+APU”，“Wing and APU”信號波形應(yīng)與右上圖一致。

（8）將示波器負(fù)極探頭連到TP IV，并將正極探頭連到TP V。觀察頻閃燈和示波器至少1分鐘。

（9）閃光應(yīng)與計時器信號的下降沿同步，在調(diào)光模式內(nèi)，頻閃燈應(yīng)在顯著的、低燈光強(qiáng)度下閃爍。

2 飛機(jī)儲能盒的故障分析排除

2.1 EMC 過濾器故障分析排除

（1）Transzorb二極管D1、D2、D3無須使用供電電壓測試：將萬用表連到相位A電源輸入端和MP，并測量transzorb二極管D1的阻抗，3 transzorb二極管阻抗不應(yīng)是零歐姆。

（2）將萬用表連到相位B電源輸入和MP，并測量transzorb二極管D2的阻抗，transzorb二極管阻抗不應(yīng)是零歐姆。將萬用表連到相位C電源輸入和MP，并測量transzorb二極管D3的阻抗，transzorb二極管阻抗不應(yīng)是零歐姆。

（3）用電纜將電源設(shè)備連到電源組件，將萬用表連到TP1和TP4，并測量供電電壓，供給電壓應(yīng)是104～122 VAC 400 Hz，將萬用表連到TP2和TP4，并測量供電電壓，供給電壓應(yīng)是104～122 VAC 400 Hz，將萬用表連到TP3和TP4，并測量供電電壓，供給電壓應(yīng)是104～122 VAC 400 Hz。

（4）將測試插頭連到電纜A，將萬用表連到TP14（+）和TP4（-），并測量計時器供電電壓，計時器供電電壓應(yīng)是22±3伏，將萬用表連到TP5（+）和TP4（-），并測量亮度調(diào)整電壓。

（5）調(diào)光器控制電壓應(yīng)小于0.6 VDC，將萬用表連到TP9（+）和TP4（-），并測量控制裝置供電電壓，控制供電電壓應(yīng)等于TP8電壓。

（6）將萬用表連到TP8（+）和TP4（-），并測量主控制電壓，主控制電壓應(yīng)等于TP14電壓，將示波器負(fù)極探頭連到TP4，并將正極探頭連到TP10，測量進(jìn)入的控制信號，電壓和波形與下圖一致。

2.2 計時器

（1）將萬用表連到TP17（+），IC2管腳14和TP4（-），并測量計時器供電電壓，計時器供電電壓應(yīng)是8.2+/-0.8伏。

（2）將示波器負(fù)極探頭連到TP4，并將正極探頭連到TP18，IC2管腳10，測量計時器檢修頻率，計時器檢修頻率應(yīng)為5.5 Hz+/-5%。時鐘頻率波形應(yīng)與左下圖一致。

（3）將示波器負(fù)側(cè)連到TP4，并將探頭連到TP19，IC3管腳3，測量控制裝置信號“Wing+APU”，“Wing+APU”控制信號應(yīng)與右下圖一致。

（4）將示波器負(fù)側(cè)連到TP4，并將探頭連到TP20，IC3管腳7，測量“AC Light”控制信號，“AC Light”控制信號應(yīng)與右下圖一致。

（5）將電門SW1設(shè)到位置B。將示波器負(fù)極探頭連到TP4，并將正極探頭連到TP6.測量“Wing+APU”控制輸出信號，“Wing+APU”控制輸出信號應(yīng)與下圖一致。

⑥將電門SW1設(shè)到位置A，將示波器負(fù)極探頭連到TP4，并將正極探頭連到TP7.測量“AC Light”控制輸出信號，“AC Light”控制輸出信號應(yīng)與下圖一致。

⑦拆開測試插頭，將萬用表連到TP8（+）和TP 4（-），并測量主控制電壓，主電門控制電壓應(yīng)等于計時器供電電壓。

3 結(jié) 論

民用航空器上飛機(jī)儲能盒是控制飛機(jī)頻閃/防撞燈的重要部件。修理儲能盒受技術(shù)資料條件等限制，往往不能實(shí)現(xiàn)深度修理。在本文中對其工作原理方面進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析。通過學(xué)習(xí)后既能保證修理的深度，又能降低飛機(jī)的運(yùn)營成本。

參考文獻(xiàn)：

[1]閻石.數(shù)字電子電路[M].北京：中央廣播電視大學(xué)出版社，1992.

[2]秦曾煌.電工學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1999.

[3]實(shí)用電子電路手冊[M].北京：高等教育出版社，1992.

[4]王永華.現(xiàn)代電氣及可編程控制技術(shù)[M].北京：航空航天大學(xué)出版社，2002.

[5]趙良炳.現(xiàn)代電力電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：清華大學(xué)出版社，1995.