2006年3月4日,航天部某基地自行研發(fā)的近空間飛行器試飛成功。這標(biāo)志著航天部某基地平流層飛艇的研制工作進(jìn)入了實(shí)質(zhì)性實(shí)驗(yàn)操作階段。此次研制成功的近空間飛行器是集通信、導(dǎo)航于一體的新平臺(tái),對(duì)國(guó)家科學(xué)技術(shù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都將起到重要的作用。對(duì)于應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域的相關(guān)設(shè)備,對(duì)其技術(shù)性能及可靠性的要求都是相當(dāng)嚴(yán)格的。此次對(duì)于飛行器指控車(chē)的配套電源產(chǎn)品尤是如此。因?yàn)闆](méi)有可靠穩(wěn)定的電源,其它設(shè)備的穩(wěn)定性也就無(wú)從談起了。

車(chē)載UPS逆變器的應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)

經(jīng)分析發(fā)現(xiàn),車(chē)輛上的應(yīng)用環(huán)境與普通機(jī)房和辦公室有很大不同。主要表現(xiàn)在于:負(fù)載多為感性或開(kāi)關(guān)整流性;受空間及載重限制,無(wú)法配備較多電池組,但又需長(zhǎng)時(shí)間在無(wú)市電的情況下工作;充放電頻繁,任務(wù)緊急時(shí)需在短時(shí)間內(nèi)將后備電池充滿;路況不好的情況下會(huì)出現(xiàn)劇烈晃動(dòng)和震動(dòng);安裝空間狹小、通風(fēng)情況不好等。

由此可見(jiàn),車(chē)輛應(yīng)用對(duì)電源產(chǎn)品是有著特殊要求的。對(duì)于普通UPS而言,其電氣設(shè)計(jì)理念是以強(qiáng)調(diào)“不間斷”為重點(diǎn)。普通逆變器也只是考慮一般應(yīng)用環(huán)境下的性能。而車(chē)載電源系統(tǒng)除了要具備普通指標(biāo)外,還需要一些特殊性的指標(biāo)來(lái)滿足車(chē)載的應(yīng)用特點(diǎn)。

解決方法與途徑

首先考慮的是帶載能力問(wèn)題。UPS需要有很強(qiáng)的瞬間抗過(guò)載能力,以適應(yīng)車(chē)載設(shè)備中各種不同類型的負(fù)載(由于車(chē)上空間所限,所以加大電源功率的方法不太合適)。并且其直流輸入端可接入汽車(chē)本身的直流發(fā)電機(jī)。只要發(fā)動(dòng)機(jī)不停,就無(wú)需使用后備電池組,這樣以來(lái),也就不必配備太多電池組,以免占用有限的空間及載重量,同時(shí)也能節(jié)約一定的成本。而UPS逆變器本身也需具備體積小、重量輕等特點(diǎn)。在抗震動(dòng)及溫度環(huán)境上也必須適應(yīng)車(chē)載的應(yīng)用情況。

應(yīng)用實(shí)例

目前,航天部某基地近空間飛行器指揮控制車(chē)采用的是CCZ系列車(chē)載UPS產(chǎn)品。以此為例,介紹一下車(chē)載電源的應(yīng)用情況:

指控車(chē)內(nèi)主要負(fù)載為通訊設(shè)備、飛行器控制設(shè)備及電腦等。平時(shí)負(fù)載功率不大，但在發(fā)射大功率射頻信號(hào)或進(jìn)行大量數(shù)據(jù)交換和存儲(chǔ)時(shí)。負(fù)載功率則呈階躍性遞增。而該產(chǎn)品可在此時(shí)提供三倍額定功率的輸出，有效地解決了這一問(wèn)題。在電氣安裝上采用了該公司的組合供電方案。

將車(chē)上本身的12V直流發(fā)電機(jī)(即直流馬達(dá))接入電池組與UPS的直流端,這樣指控車(chē)在正常行駛的情況下,負(fù)載所需電能均由直流發(fā)電機(jī)來(lái)提供。停車(chē)作業(yè)時(shí),才使用后備電池組。電池電能不足時(shí),只要啟動(dòng)汽車(chē)便可以再次充電及向負(fù)載供電。汽車(chē)啟動(dòng)電池與后備電池之間的電池隔離器,主要是為了隔離啟動(dòng)電池與后備電池組,以避免啟動(dòng)電池的電能被消耗而造成汽車(chē)無(wú)法啟動(dòng)。另外配有一個(gè)并聯(lián)開(kāi)關(guān),可在啟動(dòng)電池?zé)o法工作時(shí),使后備電池組與啟動(dòng)電池并聯(lián),達(dá)到利用后備電池組啟動(dòng)汽車(chē)的目的。

采用此方案,無(wú)論在外工作多長(zhǎng)時(shí)間都無(wú)需配置太多的電池組。因?yàn)榇朔桨钢?后備電池僅作為臨時(shí)的供電保障。主要的電能提供來(lái)自車(chē)輛本身的直流發(fā)電機(jī)。指揮控制車(chē)返回基地后,將UPS逆變器接入市電就可以繼續(xù)工作。指揮控制車(chē)內(nèi)設(shè)備安裝的空間較為狹小。如果太大的電源設(shè)備肯定是不適合的,。

而此次采用的CCZ車(chē)載UPS(開(kāi)關(guān)排背后)?？梢院苋菀椎匕惭b在控制臺(tái)內(nèi)部底部可用螺絲固定，以防行駛過(guò)程中的碰撞。其本身抗震等IEC68-2-6:10-150Hz/1.0G，也能保障在劇烈的顛簸中穩(wěn)定地工作,同時(shí)它符合歐洲車(chē)載電子產(chǎn)品電子兼容和安全標(biāo)準(zhǔn)95/54/EC?？刂婆_(tái)底部的門(mén)關(guān)閉后,里面的設(shè)備基本處于不通風(fēng)的環(huán)境中。內(nèi)部的工作溫度一般都在40℃左右。但這款UPS卻可在-20℃～60℃環(huán)境下工作。

并且這樣的溫度對(duì)蓄電池的使用壽命也是一大挑戰(zhàn)。如果UPS的充電部分沒(méi)有對(duì)電池溫度的監(jiān)控系統(tǒng)的話,很可能使電池高溫情況更加嚴(yán)重。自帶有溫度傳感器的CCZ系列UPS逆變器則可以很好地解決這一難題,并四階段式充電曲線,更能在充電時(shí)有效地保護(hù)電池。