阅读说明：本技术 一种用于除冰的多通道大电流脉冲激励电路 (Multi-channel high-current pulse excitation circuit for deicing ) 是由 柳庆林 冉林 胡站伟 于 2021-08-11 设计创作，主要内容包括：本发明适用于飞机防除冰技术领域,提供了一种用于除冰的多通道大电流脉冲激励电路,包括母线电源、母线开关以及N通道脉冲输出电路；母线开关为全控型开关；母线开关的输入端并联母线电容C,母线开关的输出端并联续流二极管D1；N通道脉冲输出电路包括至少一个脉冲输出电路,N≥1；脉冲输出电路上设置半控型开关。本发明对现有多通道脉冲激励电路作了改进,在母线上增加了全控型开关,各脉冲输出电路上设置半控型开关,由于半控型开关相对于全控型开关,在相同尺寸和重量下具有更好的耐冲击电流性能,能实现大电流的脉冲激励；并且取消了现有脉冲输出电路上的续流二极管,能有效降低激励电源的系统重量,从而减少对飞机整体性能的影响。(The invention is suitable for the technical field of aircraft deicing and provides a multichannel heavy current pulse excitation circuit for deicing, which comprises a bus power supply, a bus switch and an N-channel pulse output circuit; the bus switch is a full-control switch; the input end of the bus switch is connected with a bus capacitor C in parallel, and the output end of the bus switch is connected with a freewheeling diode D1 in parallel; the N-channel pulse output circuit comprises at least one pulse output circuit, and N is more than or equal to 1; the pulse output circuit is provided with a semi-controlled switch. The invention improves the prior multi-channel pulse excitation circuit, adds a full-control switch on a bus, and arranges a half-control switch on each pulse output circuit, because the half-control switch has better impact current resistance under the same size and weight compared with the full-control switch, the invention can realize the pulse excitation of large current; and a fly-wheel diode on the existing pulse output circuit is eliminated, so that the system weight of the excitation power supply can be effectively reduced, and the influence on the overall performance of the airplane is reduced.)

一种用于除冰的多通道大电流脉冲激励电路

技术领域

本发明涉及飞机防除冰技术领域，尤其是涉及一种用于除冰的多通道大电流脉冲激励电路。

背景技术

结冰是导致飞机飞行事故的主要原因之一，飞机机翼、尾翼前缘的结冰，会导致翼型阻力增加，升力下降，临界攻角减小，以及操纵性和稳定性的恶化，造成严重的飞行事故，因此受到人们的广泛关注和研究。根据防冰所采用能量形式的不同，可分成机械除冰系统、液体防冰系统、热空气防冰系统和电热防冰系统，其中机械除冰方法具有能耗低的显著优点，受到研究人员的广泛关注。

机械振动除冰方法中，目前有两类产生振动激励的方式，一种是高频的持续振动激励，多采用压力类激励器；另一种是冲击式激励，采用电磁线圈类激励器。电磁线圈类激励器是将电磁线圈置于十分靠近蒙皮的内表面处，由电磁线圈产生高峰值电磁波，使蒙皮鼓动而破冰，从而达到除冰的效果。

由于飞机需防除冰的面积较大，又需要实现除冰区域的选择控制，因而一般选用多通道的电流脉冲激励电路，传统的激励器电路如图1所示，每路脉冲激励电路均由全控型开关、电阻和续流二极管组成，每个通道都由全控型开关独立控制，并且每个支路上均设置了续流二极管元件。该电路形式能够实现每个脉冲输出电路独立有效的控制，有较好的防除冰效果。

但是随着对飞机性能的深入研究，需要防除冰装置能够满足防除冰效果的同时尽量减少对飞机整体性能的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于除冰的多通道大电流脉冲激励电路，提供一种轻量化、小型化的激励电路，从而保证飞机的整体系统性能。

申请人发现，现有技术(如图1)所示的N通道脉冲激励电路由全控型开关控制每路脉冲输出电路，并且每个支路上配置了续流二极管，虽然能够有效地除冰，但是电路的整个体积和重量都比较大，从而增加了飞机机身的重量，并且成本较高。

为了降低除冰装置对飞机整体系统性能的影响，本发明提供一种用于除冰的多通道大电流脉冲激励电路，其特征在于，包括母线电源、母线开关以及N通道脉冲输出电路；

其中，所述的母线开关为全控型开关；

所述母线开关的输入端并联母线电容C，所述母线开关的输出端并联续流二极管D1；

所述N通道脉冲输出电路包括至少一个脉冲输出电路，即N≥1；

所述脉冲输出电路上设置半控型开关。

进一步地，所述脉冲输出电路上的所述半控型开关上并联设置储能电容Cn，其中n为第n通道的储能电容，n≤N。

进一步地，所述半控型开关上还串联有电阻Rn，其中n为第n通道的储能电容，n≤N。

进一步地，在所述输出母线上还设置有母线电感L1。

采用本发明的用于除冰的多通道大电流脉冲激励电路，相对于现有技术，至少具有以下有益效果：

1.脉冲输出电路上的半控型开关相对于现有技术中使用的全控型开关，在相同尺寸和重量下具有更好的耐冲击电流性能，能够保证大电流的脉冲输出；

2.本发明的电路设计，无需在每个脉冲输出电路上单独设置续流二极管，当输出通道较多时，本发明的电路能够实现轻量化、小体积，能够有效降低激励电路的系统重量，从而降低对飞机整体性能的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中的多通道大电流脉冲激励电路图；

图2是本发明中实施例的一种用于除冰的多通道大电流脉冲激励电路。

具体实施方式

以下的说明提供了许多不同的实施例、或是例子，用来实施本发明的不同特征。以下特定例子所描述的元件和排列方式，仅用来精简的表达本发明，其仅作为例子，而并非用以限制本发明。

一种用于除冰的多通道大电流脉冲激励电路，如图2所示，包括母线电源DC、母线开关以及N通道脉冲输出电路；

其中，所述的母线开关为全控型开关；例如IGBT、MOSFET等，属于本领域技术人员熟知的电学元器件，在此不做赘述；

所述母线开关的输入端并联母线电容C，所述母线开关的输出端并联续流二极管D1。

具体地，如图2所示，本实施例中，母线开关Q1为IGBT开关，IGBT的集电极接母线电源DC的正极输出端，IGBT的发射极接母线输出电路；母线电容C并联母线开关IGBT，连在母线电源DC的两端。

所述N通道脉冲输出电路包括至少一个脉冲输出电路，即N≥1；如图2所示，包括第1脉冲输出电路、第2脉冲输出电路、第3脉冲输出电路，...，第n脉冲输出电路；每个脉冲输出电路上均设置半控型开关Tn，如SCR，以控制各个通道的导通。

作为优选，在每个半控型开关Tn的两端并联设置储能电容Cn，其中n为第n通道的储能电容，该储能电容Cn能够避免当母线开关Q1导通时，各个半控型开关Tn上出现电压升高速度过快，出现误导通的现象。同时，每个脉冲输出电路上还串联有电阻Rn，其中n为第n通道的储能电容。

输出母线上还设置有电感L1，当然，当负载为感性负载使，可降低L1的电感值，或直接取消L1。

本实施例中的一种用于除冰的多通道大电流脉冲激励电路的工作原理为：全控型母线开关Q1打开，输出母线带电，控制N通道脉冲输出电路上的半控型开关，需要导通的脉冲输出电路的半控型开关导通，在该导通的通道上输出脉冲电压，此时产生脉冲激励；导通一定时间后，母线上的全控型母线开关关断，关断后，各脉冲输出电路上的电流降至零，随即半控型开关Tn关断，完成一个周期，进入下一个脉冲输出周期。

具体地，其控制流程如下：

S10.直流电压源DC为母线电容C充电储能；

S20.当检测到母线电容C的电压达到输出范围时，母线开关Q1导通；

S30.根据控制命令，各脉冲输出电路上的半控型开关Tn导通(不需要导通的半控型开关不导通，只导通需要导通的开关)；

S40.一定时间后，关断母线开关Q1；同时各脉冲输出电路上的电流降至零，随即半控型开关Tn关断；

S50.确认各脉冲输出电路上的电流已降至零，该周期结束；

S60.重复步骤S10-S50，开始下一周期，直至除冰结束；

S70.关闭直流电源DC。

本发明的一种用于除冰的多通道大电流脉冲激励电路中在母线上设置了全控型开关，各脉冲输出电路上设置半控型开关，由于半控型开关如SCR相对于全控型开关如IGBT或MOS管，在相同尺寸和重量下具有更好的耐冲击电流性能，能够实现大电流的脉冲激励；同时，由于不再需要为每个脉冲输出电路单独设置续流二极管，在飞机表面需要大面积采用脉冲激励电路进行脉冲激励除冰时，能够显著减少整个电路的重量，即可有效降低激励电源的系统重量，从而减少对飞机整体性能的影响。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。