機載直流用電設(shè)備電源特性要求及試驗方法

1、不得用于商業(yè)用途不得用于商業(yè)用途不得用于商業(yè)用途不得用于商業(yè)用途僅供個人參考f階段密級內(nèi)部編號機載直流用電設(shè)備供電適應性要求及試驗方法共1冊第1冊共11頁北京中北創(chuàng)新科技發(fā)展有限公司2016年3月僅供個人參考僅供個人參考僅供個人參考僅供個人參考不得用于商業(yè)用途不得用于商業(yè)用途不得用于商業(yè)用途不得用于商業(yè)用途機載直流用電設(shè)備供電適應性要求及試驗方法概述飛機供電特性標準是飛機電氣系統(tǒng)的飛機電氣系統(tǒng)設(shè)計的一項重要標準，是協(xié)調(diào)飛機供電系統(tǒng)與用電設(shè)備的牽頭標準。在20世紀八十年代，在綜合分析研究美標704系列標準、DO-160、3G100以及ISO1540等國外相應標準的基礎(chǔ)上，總結(jié)國內(nèi)航空電氣系統(tǒng)領(lǐng)域

2、的工作經(jīng)驗，并結(jié)合國內(nèi)航空電氣系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)嶋H情況，制定出GJB181-1986飛機供電特性及對用電設(shè)備的要求。2003年根據(jù)國內(nèi)航空電氣技術(shù)的發(fā)展需求，在總結(jié)GJB181-1986頒布實施后近20年的使用經(jīng)驗基礎(chǔ)上，研究分析了美標MIL-STD-704E，在此基礎(chǔ)上制定了GJB181A-2003飛機供電特性、GJB5189-2003飛機供電特性參數(shù)測試方法和GJB5558-2006飛機供電特性測試要求2012年，根據(jù)國內(nèi)航空電氣領(lǐng)域的發(fā)展，研究分析了美標MIL-STD-704F,針對國內(nèi)具體情況，制定了GJB181B-2012飛機供電特性及HBXXXX-XX機載用電設(shè)備的供電適應性試驗方法（暫未

3、頒布）。目前，我國新舊機型同時在役，三個版本的181標準同時運行，對于新研制及即將定型的機載武器裝備需要同時適用多個版本181標準。因此，為了便于武器裝備的研制和定型，有必要對不同版本的181標準的兼容性進行分析研究。本報告主要研究28V低壓直流用電設(shè)備的供電適應性及試驗方法。綜合分析GJB181-86、GJB181A-2003和GJB181B-2012三個標準，對于28V低壓直流用電設(shè)備，在標準的編制思路、測試項目限值等方面,GJB181A-2003與GJB181B-2012的內(nèi)容基本一樣，但跟GJB181-86相比有較大的變化。GJB181-86標準包含飛機供電特性和對用電設(shè)備的要求，而G

4、JB181A-2003與GJB181B-2012只描述了飛機供電特性。直流供電特性要求對比測試狀態(tài)GJB181-86標準規(guī)定了供電系統(tǒng)正常工作期間、非正常工作期間、應急工作期間和供電特性超出非常極限范圍期間（供電故障）四種狀態(tài)。GJB181A-2003與GJB181B-2012明確了供電系統(tǒng)正常工作、轉(zhuǎn)換、非正常工作、應急工作、發(fā)動機啟動和供電故障六大類的電源特性要求。供電轉(zhuǎn)換和發(fā)動機啟動均是屬于正常工作狀態(tài)，在GJB181-86中這兩項直接包含在正常工作狀態(tài)內(nèi)，而GJB181A-2003與GJB181B-2012將其單獨列出。設(shè)備分類為保證用電設(shè)備輸入端的電壓要求，GJB181-1986把用

5、電設(shè)備按電壓等級分為A、B、C三類。雖然大部分用電設(shè)備都屬于B類，但設(shè)計供電系統(tǒng)時不得不考慮A類用電設(shè)備的要求。無論發(fā)電系統(tǒng)和配電網(wǎng)路都必須保證這一要求，這也將增加制造成本和飛機重量。另一方面，由于電力電子技術(shù)的發(fā)展，使得發(fā)電設(shè)備電壓輸出品質(zhì)和用電設(shè)備的穩(wěn)態(tài)電壓適應范圍都有所改進?；谶@些原因，GJB181A-2003與GJB181B-2012，標準中對用電設(shè)備不再按電壓等級分類，而是依據(jù)設(shè)備功能的重要性分為一般用電設(shè)備、重要用電設(shè)備和關(guān)鍵用電設(shè)備。這種分類不再影響穩(wěn)態(tài)電壓范圍或其它極限電壓，但可影響用電設(shè)備電源適應性試驗的敏感度判據(jù)。2.3直流穩(wěn)態(tài)電壓GJB181-1986把用電設(shè)備按電壓等

6、級分為A、B、C三類，各類供電電壓范圍見GJB181-1986“，B類設(shè)備的正常工作穩(wěn)態(tài)電壓均為25V30V，非正常工作穩(wěn)態(tài)電壓為23V32V，蓄電池供電電壓為18V24V,發(fā)動機起動電壓為18V30V。GJB181A-2003與GJB181B-2012,所有設(shè)備的正常工作穩(wěn)態(tài)電壓均為22V29V,非正常工作穩(wěn)態(tài)電壓為20V31.5V,應急工作的穩(wěn)態(tài)直流電壓為18V29V,電起動工作的直流電壓為12V29V。直流電壓脈動和畸變電壓脈動是穩(wěn)態(tài)工作期間直流電壓圍繞直流電壓平均值所作的交變性變化。GJB181-1986標準要求脈動電壓幅度（峰值與平均電壓之差）不大于2V,脈動電壓頻譜在GJB181-

7、1986中圖9所示范圍內(nèi)，頻譜范圍10Hz200KHz。GJB181A-2003與GJB181B-2012,對直流脈動電壓峰值要求不超過1.5V，但沒有脈動頻譜要求，而是采用直流電壓畸變系數(shù)和頻譜進行要求。直流畸變是指疊加在直流電壓中交流電壓的方均根值,直流畸變系數(shù)是指直流畸變與直流電壓平均值之比。GJB181A-2003與GJB181B-2012中低壓直流畸變系數(shù)不超過0.035,畸變頻譜頻率范圍為10Hz500KHz，比GJB181-1986中的200KHz頻譜頻率范圍要寬。直流瞬態(tài)特性GJB181-1986電壓浪涌采用瞬態(tài)電壓等值階躍函數(shù)曲線，按A、B、C三類負載以及正常瞬態(tài)、非正常瞬態(tài)

8、分別進行要求，最大電壓浪涌為80V。GJB181A-2003與GJB181B-2012用直流電壓瞬時值表示的直流電壓瞬變包絡(luò)線，其最大瞬態(tài)電壓為50V。1）瞬態(tài)與瞬變瞬態(tài)是由于電氣負載變化或發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化而引起的正常擾動所造成的電壓或頻率變化的一種狀態(tài)。瞬變是直流電壓的變化及交流電壓或頻率的變化過程。超出穩(wěn)態(tài)極限但保持在規(guī)定的正常瞬變極限值之內(nèi)的瞬變稱為正常瞬變；超出正常瞬變極限，但最后又回到穩(wěn)態(tài)極限的瞬變稱為非正常瞬變。瞬變通常指系統(tǒng)的浪涌，但尖峰和中斷也是瞬變過程的產(chǎn)物，所以瞬變常常包含浪涌、尖峰和供電中斷三種狀態(tài)。2）浪涌曲線和瞬變曲線GJB181-1986中瞬變曲線采用等值階躍電壓極限

9、曲線。正常瞬變按照負載擾動的變化情況分為兩組曲線。一組負載由10%額定值突增至85，然后突減至10；另一組負載由20額定值突增至170，然后突減至20%。GJB181A-2003與GJB181B-2012將正常瞬變極限改稱為電壓波動包絡(luò)線，非正常瞬變極限用過壓和欠壓極限表示。GJB181-1986的正常瞬變有兩組曲線，最大電壓70V，最小電壓0V（即轉(zhuǎn)換中斷電壓50ms）。GJB181A-2003與GJB181B-2012的正常工作電壓波動包絡(luò)線只有一組曲線，最大電壓50V,最小電壓18V。GJB181-1986的非正常瞬變最大電壓80V,最小電壓0V（即供電故障僅供個人參考僅供個人參考僅供個

10、人參考僅供個人參考7s）。GJB181A-2003與GJB181B-2012的過壓曲線最大電壓50V，欠壓曲線最小電壓0V。3）供電轉(zhuǎn)換中斷供電系統(tǒng)工作中的匯流條轉(zhuǎn)換將發(fā)生供電中斷。GJB181-1986的電源中斷供電屬于正常瞬變的一種，電壓為0V,時間不大于50毫秒。GJB181A-2003與GJB181B-2012中將供電轉(zhuǎn)換狀態(tài)從正常工作狀態(tài)中單獨列出，轉(zhuǎn)換期間電壓在零和正常電壓工作極限之間波動，持續(xù)時間不大于50毫秒。4）電壓尖峰電壓尖峰是在飛機供電系統(tǒng)工作中感性用電設(shè)備切換時產(chǎn)生的，因具有高頻特性，因而它屬于電磁干擾范疇。GJB181-1986明確規(guī)定了用電設(shè)備對供電系統(tǒng)的電壓尖峰的

11、影響，給出了用電設(shè)備電壓尖峰的包絡(luò)線，最大電壓600V,最小電壓-600V,脈寬10uSGJB181-1986還規(guī)定了用電設(shè)備耐電壓尖峰試驗的信號源特性。由于目前用電設(shè)備對產(chǎn)生的電壓尖峰和電源傳導輸入的電壓尖峰均采取了抑制措施，且電壓尖峰屬于電磁兼容范疇，因此，GJB181A-2003與GJB181B-2012對電壓尖峰均規(guī)定按GJB1389A-2003和GJB151系列標準執(zhí)行。用電設(shè)備供電適應性試驗方法GJB181-1986規(guī)定的直流用電設(shè)備供電適應性主要有耐瞬態(tài)尖峰電壓、耐過壓浪涌和耐欠壓浪涌，標準中詳細規(guī)定了開展試驗的試驗方法和敏感度判據(jù)。GJB181A-2003與GJB181B-20

12、12沒有包含供電適應性試驗方法，采用相應的“供電適應性試驗方法”軍用標準配套使不得用于商業(yè)用途僅供個人參考僅供個人參考僅供個人參考僅供個人參考不得用于商業(yè)用途不得用于商業(yè)用途不得用于商業(yè)用途不得用于商業(yè)用途用。GJB181A-2003配套使用的供電適應性方法有GJB5189-2003和GJB5558-2006，GJB181B-2012配套使用的供電適應性方法為HBXXXX-20XX（暫未發(fā)布）。GJB181-861）耐尖峰電壓試驗方法：按照GJB181-86飛機供電特性及對用電設(shè)備的要求中，在一分鐘內(nèi)承受正負極性尖峰電壓各50次；參數(shù)性能：電壓尖峰600V/10“S內(nèi)阻抗為50土5歐姆；敏感度

13、判據(jù)：進行耐尖峰電壓試驗的用電設(shè)備不應發(fā)生任何故障。2）耐過壓浪涌試驗方法：按照GJB181-86飛機供電特性及對用電設(shè)備的要求中，用電設(shè)備經(jīng)受5次過壓浪涌，兩次過壓浪涌之間的時間間隔為1分鐘；參數(shù)性能：80V/50ms；敏感度判據(jù)：過壓浪涌后，用電設(shè)備不發(fā)生任何故障。3）耐欠壓浪涌試驗方法：按照GJB181-86飛機供電特性及對用電設(shè)備的要求中，用電設(shè)備經(jīng)受5次欠壓浪涌，兩次欠壓浪涌之間的時間間隔為1分鐘；參數(shù)性能：8V/50ms；敏感度判據(jù)：欠壓浪涌時，用電設(shè)備不應中斷工作。GJB181A-2003不得用于商業(yè)用途不得用于商業(yè)用途不得用于商業(yè)用途不得用于商業(yè)用途僅供個人參考1）耐非正常瞬態(tài)

14、特性試驗試驗方法：先使用電設(shè)備在正常穩(wěn)態(tài)供電特性下工作5分鐘，再進行過壓、欠壓試驗3個循環(huán)。每個循環(huán)在施加過壓過程后立即恢復正常供電10秒，再在施加欠壓過程后立即恢復正常供電10秒，接著進行下一個循環(huán)試驗；參數(shù)性能：過壓50V/50ms，欠壓0V/7s；敏感度判據(jù)：GJB5189-2003中規(guī)定經(jīng)過過壓、欠壓極限試驗后，用電設(shè)備應不發(fā)生任何故障，并在恢復正常供電后正常工作。GJB5558-2006中規(guī)定經(jīng)過過壓、欠壓極限試驗后，恢復正常供電測試用電設(shè)備工作是否正常。2）耐正常瞬態(tài)特性試驗試驗方法：先使用電設(shè)備在正常穩(wěn)態(tài)供電特性下工作3分鐘，將供電特性的電壓按照GJB181A-2003所規(guī)定的各

15、類正常電壓瞬變包絡(luò)線變化，對各類用電設(shè)備進行試驗。試驗進行3個循環(huán)，每個循環(huán)先按照額定電壓以上的一條曲線進行變化，在電壓達到穩(wěn)態(tài)后立即額定電壓以下的一條曲線進行變化。每次循環(huán)之間正常供電10秒；參數(shù)性能：最高電壓50V/12.5ms，最低電壓18V/15ms；敏感度判據(jù)：用電設(shè)備在試驗過程中及試驗后正常穩(wěn)態(tài)供電時均應能正常工作。GJB181B-2012GJB181B-2012配套使用的供電適應性方法為HBXXXX-20XX（暫未發(fā)布），此標準規(guī)定的試驗項目較多。按照飛機供電的六個工作僅供個人參考僅供個人參考僅供個人參考僅供個人參考狀態(tài)分為12項試驗。正常工作狀態(tài)的負載特性、正常穩(wěn)態(tài)電壓、電壓畸

16、變頻譜、脈動和正常電壓瞬變試驗。轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)的供電轉(zhuǎn)換中斷試驗。非正常工作狀態(tài)的非正常穩(wěn)態(tài)電壓和非正常電壓瞬變試驗。應急工作狀態(tài)的應急正常電壓試驗。發(fā)動機起動狀態(tài)的起動電壓瞬變試驗。供電故障狀態(tài)的斷電和反極性試驗。3.4試驗方法比較GJB181-1986的直流用電設(shè)備供電適應性試驗主要有耐瞬態(tài)尖峰電壓、耐過壓浪涌和耐欠壓浪涌三項，GJB181A-2003（配套標準GJB5189-2003和GJB5558-2006的直流用電設(shè)備供電適應性試驗有非正常瞬變試驗（即過壓浪涌和欠壓浪涌）和正常瞬變試驗，GJB181B-2012的試驗項目較多。由于GJB181B-2012配套使用的供電適應性方法HBXX

17、XX-20XX暫未發(fā)布，在此不進行詳細比較。在GJB181A-2003中耐尖峰電壓試驗歸結(jié)到電磁兼容范疇，在GJB151系列標準中開展。GJB181-1986和GJB181A-2003的過壓浪涌和欠壓浪涌試驗主要差別于過壓浪涌幅值有80V減小到50V，欠壓浪涌持續(xù)時間由50毫秒增加至7秒，時間間隔時間由1分鐘縮小至10秒。結(jié)論綜合比較GJB181-1986、GJB181A-2003、GJB181B-2012及配套使用的試驗方法標準，這些標準在試驗要求、試驗項目、試驗方法等方面沒有一個較好的繼承性，各個標準之間存在較大的差異。在標準的編制思路、測試項目限值等方面，GJB181A-2003與GJB

18、181B-2012不得用于商業(yè)用途僅供個人參考僅供個人參考不得用于商業(yè)用途不得用于商業(yè)用途不得用于商業(yè)用途不得用于商業(yè)用途的內(nèi)容基本一樣，但跟GJB181-86相比有較大的變化。GJB181A-2003與GJB181B-2012的差異主要體現(xiàn)在試驗方法上。結(jié)合目前工程應用，武器裝備在開展供電適應性設(shè)計及試驗時，主要是針對電壓尖峰、過壓浪涌和欠壓浪涌三個方面進行設(shè)計及試驗。電壓尖峰和過壓浪涌的設(shè)計是確保在試驗過程中及試驗后，設(shè)備不應出現(xiàn)故障。欠壓浪涌的設(shè)計思路基本上都是采用儲能器件儲存能量，在欠壓浪涌試驗過程中釋放能量進而維持所需的電壓。電壓尖峰與過壓浪涌的試驗方法和試驗判據(jù)，在工程應用中均執(zhí)行

19、較好。但是對于欠壓浪涌試驗，目前存在較大的爭議，主要體現(xiàn)在欠壓浪涌的試驗要求及試驗過程中被測設(shè)備是否要求正常工作。GJB181-86中明確規(guī)定了欠壓浪涌的幅值8V/50ms,試驗時用電設(shè)備不應中斷工作。因此對于適用于GJB181-86的產(chǎn)品，便于開展欠壓浪涌試驗。但是GJB181A-2003配套使用的供電適應性試驗方法標準GJB5189-2003和GJB5558-2006都指出欠壓浪涌幅值為0V/7s，工程應用上認為這項指標較嚴格。0V/7s的波形是飛機供電系統(tǒng)非正常瞬變的極端情況，即供電故障，不應將這項試驗作為欠壓浪涌（非正常瞬變）的合格判據(jù)。從GJB5189-2003的欠壓浪涌合格判據(jù)“經(jīng)過過壓、欠壓極限試驗后，用電設(shè)備應不發(fā)生任何故障，并在恢復正常供電后正常工作”變?yōu)镚JB5558-2006的欠壓浪涌合格判據(jù)“經(jīng)過過壓、欠壓極限試驗后，恢復正常供電測試用電設(shè)備工作是否正?！笨梢钥闯觯瑯藴手贫ㄕ咭舱J為此項欠壓浪涌試