现代飞机主电源系统有四种类型：

28V低压直流电源，

270V高压直流电源，

400Hz?115/200V恒频交流电源

360- 800Hz 115/200V变频交流电源。

本文详细介绍了这四种飞机电源系统的基本概况和发展历程，并结合代表机型分析其特点、讨论比较他们的优缺点。

低压直流电源(LVDC)

自1914年飞机上第一次使用航空直流发电机以来, 飞机直流电源系统经历了九十年的发展过程, 其额定电压由6伏、12伏, 逐步发展为28伏的低压直流电源系统, 一直沿用至今。

优点：

28V低压直流电源系统简单可靠。

缺点：

一是有刷直流发电机工作转速有限( 一般为4000- 9000r/min 或7000- r/min)，电机最大功率受到限制。他的可靠工作高度也有限(一般为0- m)，工作寿命也较短，使用维护不方便。二是电压低，大功率时输配电线重量大。

二次世界大战后期，在某些大的飞机上曾采用110V直流电源，但因电机高空换向困难和开关电器触头高空断弧困难没有进一步发展。

恒速恒频交流电源(CSCF)

1946年美国发明了机械液压恒速传动装置，他将发动机变化的转速转变为恒定的转速后传动交流发电机，可发出400Hz 115/200V交流电，这就是飞机恒速恒频交流电源(CSCF)。恒频交流发电机的额定容量最大已达150kVA，比直流电机大近一个数量级。同时交流开关电器易于断弧，交流电压变换和交流电变为直流也方便，因此几十年来，恒速恒频交流电源得到了迅速的发展和应用。

20世纪70年代，桑德思特朗公司成功将恒速传动装置(CSD)装置与发电机组合在同一壳体内，共用油源、油槽和散热器，称为综合驱动发电机(IDG)。由于采用了整体设计和喷油冷却技术，电机使用高饱和磁密的铁钴钒磁性材料，改进了绝缘，使得电机转速升高到r/min至r/min，CSCF电源的功率重量比和可靠性大幅提高，如下图：

A320/A330 IDG系统工作原理

整体驱动发电机由恒速装置CSD 和交流发电机组成，一起安装在一个壳体内。CSD 部分改变变化的输入速度为恒定的输出速度。

CSD 通过液压机械驱动来加减从发动机齿轮箱过来的输入速度。通过执行这种控制和恒速的差值的方式来达到交流发电机的要求。滑油循环系统提供IDG 的冷却和润滑

无论何时下列状态下，GCU 通过伺服控制回路来执行对IDG 输出速度的控制：

伺服控制回路由IDG 液压伺服活门和包括伺服活门继电器的GCU 控制电路组成。输出速度的控制根据GCU 控制电路监控PMG 的频率来确定执行。PMG 安装在IDG 差动输出齿轮上。PMG的频率信号和GCU 内部的频率参考值比较。

PMG 频率和参考频率的差值产生一个误差信号到伺服控制回路电路。频率误差信号被用于通过伺服继电器来控制伺服活门的当前流量。

伺服活门工作通过将滑油引入不同的液压控制腔来控制液压组件的位置。使用误差信号，伺服活门控制进入腔体的滑油多少来保持发电机的频率。当IDG 速度减少到低于参考频率设定点时，伺服活门的供给量增加，提高IDG 的输出速度。

在正常情况下，伺服活门继电器闭合，允许伺服活门控制回路的流量控制。在某一通道故障的状态下，伺服活门继电器断开，确保GCU 断开，伺服活门工作在当前位置。

FADEC 提供GCU 相关的发动机速度信息用于低速保护。

优点：

与恒速传动装置和发电机分开使用的系统比较, 组合驱动发电机的体积较小、重量较轻。

缺点：

CSD是精密液压机械，不仅生产制造困难，使用维护也不方便。

变速恒频交流电源(VSCF)

随着电力电子器件的发展，变速恒频交流电源(VSCF)在1970年代诞生并装机使用。变速恒频电源由航空发动机直接传动的发电机产生变频交流电，通过电力电子变换器将变频交流电转为400Hz 115/200V交流电，如下图：

20世纪80年代后，美国Sundstrand公司为B737- 400研制的VSCF电源额定输出功率为60kVA，无刷直流发电机为65kW、转速达～r/min的高速油冷电机，转子结构强度高，其旋转阻力和旋转整流管的机械应力大为减小，该电机的重量比同为r/min、同容量的CSCF电源发电机要小30%左右。

优点：

电能转换率高，恒速恒频电源的效率为68~72%，变速恒频则达80%；变速恒频电能质量高，没有频率瞬变过程；电力电子变换器安装位置灵活，可设置自检电路，易于维修；变速恒频电源可实现起动发电，省去专用起动机。

缺点：

因功率电子器件原因他的过载能力和环境适应能力没有恒速恒频电源强。这一技术没有能够达到预期的可靠性要求, 现在已经不把这一技术视为近期民用飞机领域中恒频电源的替代技术。

文章来源：《飞机设计》 网址: http://www.fjsjzz.cn/zonghexinwen/2021/0513/654.html