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在上一篇文章中，我们学习了直流和备用电源系统的基础知识——虽说是“基础”，但在很多地方都做了更详细的描述，加上重新绘制的配图，相信大家能够有所收获。 本篇为《直流/备用电源系统选择逻辑和故障分析》的进阶篇，也是本系列的最终篇，因此，本文不仅仅讨论直流和备用电源系统，也对整个电源系统进行总结。 声 明 后文中出现的容错逻辑、极简逻辑、卸载逻辑等不是波音官方的说法，这些是笔者为了方便诸位理解而总结出来的概念，这些概念从系统学的角度来说都是能够找到理论依据的。 书接上文 要保证系统足够可靠，也即是确保汇流条始终有电（就像是确保家里所有的插座都有电），波音针对电气系统中故障发生概率较高，或者故障影响较大的环节设计了容错逻辑。 容错逻辑能够通过额外的逻辑设计对系统起到保护的作用，使得在故障发生之后，系统能够通过自动的逻辑转换，最大限度地保证汇流条有效，降低故障带来的影响。 当然，只要是容错机制，其容错的能力就一定是有边界的，也就是说，当故障的严重性超出了容错机制的保护能力时，一些汇流条会进入失效的状态。此时，飞机将会启动更深层次的容错逻辑来保护最重要的部分汇流条以确保其有效，使得飞机的关键设备依然能够运作，确保机组能够获得充分且宝贵的决策和处置时间。 综上，容错机制是一种通过逻辑复杂化来提升系统可靠性的思路，与之相反，还有一种逻辑简单化的思路——笔者称之为极简逻辑——针对某些特殊环节，只要将该环节设计得足够简单，简单到几乎不存在可能出错的地方，同样能够将系统的可靠性提升到非常高的程度。 B737-700/800主要采用容错逻辑、极简逻辑和卸载逻辑三种模式共同提升电气系统的可靠性：  针对交流电源系统和直流电源系统容错逻辑控制的总开关是汇流条转换电门(BUS TRANSFER)，针对备用交流汇流条、备用直流汇流条和电瓶汇流条容错逻辑控制的总开关是备用电源电门(STANDBY POWER)，我们就从这两个电门说起。 1 汇流条转换电门 AUTO/OFF  通过汇流条转换电门可以启动或者关闭交流和直流电源系统的容错保护功能，其中，负责交流电源系统自动转换功能的是汇流条电源控制组件BPCU，而负责直流电源系统自动转换功能的是备用电源控制组件SPCU（BPCU即交流电源管理机构的“经理”，详见《交流电源系统选择逻辑和故障分析（进阶篇）》，相对地，你可以等效地认为SPCU是直流/备用电源管理机构的“经理”）。 汇流条转换电门： ⚪ 对【交流电源系统】容错功能的控制  AUTO位：BPCU根据交流电源接通逻辑通过发送指令断开/闭合继电器的方式来确保两个交流转换汇流条都有电。 OFF位：当仅有一侧交流转换汇流条得电时，禁止另一侧交流转换汇流条通过BTB1和BTB2自动连接得电。 ⚪ 对【直流电源系统】容错功能的控制  AUTO位：SPCU将启动TRU3得电的容错保护和汇流条连接继电器自动控制两侧直流汇流条之间连通或中断的功能。 OFF位：TRU3固定从2号交流转换汇流条得电，而汇流条连接继电器将始终隔离两侧直流汇流条。 交流和直流电源系统的容错保护分别提升了交流转换汇流条和直流汇流条两个环节得电的容错率，所以在绝大多数情况下，该电门应该被放置在AUTO位。 然而，在以下两种情况下，要求机组关闭该容错保护功能： 1、两台发动机驱动的发电机失效： 当双IDG失效导致两侧交流转换汇流条均没电时，检查单要求在启动并接通APU之前将汇流条转换电门置于OFF位，等到APU发电机成功连接一侧或者两侧交流转换汇流条之后，才将该电门重新置于AUTO位：   置于OFF位禁止一侧交流转换汇流条自动从另一侧交流转换汇流条得电，使得APU启动好后先为一侧交流转换汇流条供电，待稳定后再为另一侧交流转换汇流条供电，这样避免了APU发电机同时开始为两侧交流转换汇流条供电，防止在通电初期出现电流过载的现象，避免用电设备因为电流短时过载而发生损坏或者跳开。所谓的电流过载，按照百度百科的解释是这样的：  所以，这就好比家里跳闸了，恢复之前先把大功率用电设备断开可以增加恢复的成功率——APU要给两个大功率用电设备（两个交流转换汇流条）恢复供电，先接通一个，再接通另一个，同样可以增加恢复供电的成功率。 将两个电动液压泵电门置于关位也可以佐证这个目的：当两个交流转换汇流条没电时，电动液压泵其实已经不工作了，因此，关闭电动液压泵电门的目的不是防止电动液压泵消耗电瓶电量，而是进一步降低交流转换汇流条的负载——感应式交流电动机通电初期的短时过载电流很大，有的能高达正常工作电流的5~7倍。因此，在两个交流转换汇流条都从APU得电后，接通电动泵电门也要求“一次一个”而不能两侧同时接通，也是为了这个目的。 在建立APU发电机供电的稳定状态后，将该电门重新置于AUTO位重新启动容错保护功能。 2、烟雾、着火和异味：  烟雾、着火或异味检查单要求将汇流条转换电门置于OFF位，TRU3转换继电器和汇流条连接继电器都保持在断开状态，使得两侧的交流转换汇流条和直流汇流条相互隔离，一方面是防止一侧电源系统受影响失效后导致另一侧也同时失效，另一方面也有助于机组判明受影响的设备并进行隔离。 2 备用电源电门 AUTO/BAT/OFF  备用电源电门是备用电源系统容错保护功能的总开关。负责备用电源系统保护功能的组件也是SPCU，其通过位于组件内部的K1、K2、K3和K5这些继电器来控制备用系统的得电逻辑。 备用电源电门： ⚪ 对备用电源系统容错功能的控制  AUTO位：正常情况下，备用交流汇流条和备用直流汇流条分别从1号交流转换汇流条和1号直流汇流条得电，由于K5和K3继电器的特殊设计，使得当1号交流转换汇流条或1号直流汇流条没电时，备用交流汇流条和备用直流汇流条都会转由电瓶一侧得电。 而对于电瓶汇流条而言，在K1和K2继电器的共同控制之下：只要电瓶电门接通且TRU3有电，电瓶汇流条就从TRU3得电；当TRU3没电时，电瓶汇流条转由电瓶一侧得电。 BAT位：不论电瓶电门处在ON位还是OFF位置，强制备用交流汇流条由静变流机供电，强制备用直流汇流条和电瓶汇流条由电瓶和电瓶充电机供电。 OFF位：（仅供维护人员使用）切断向备用交流转换汇流条和备用直流汇流条的供电，点亮STANDBY PWR OFF灯（电瓶汇流条是否有电不受该OFF位控制，仅与电瓶电门位置和TRU3是否有电有关）。 可能有人会将备用电源电门OFF位和电瓶电门OFF位的逻辑混淆，请注意：前者主要的功能仅仅是使备用交流和备用直流汇流条没电，而后者只可能在整机断电时作为最后一个步骤进行。 备用电源电门绝大多数情况下也都放到AUTO位，因为这可以增强备用电源系统得电的容错率。 仅当以下情况时会将该电门置于BAT位： 备用电源断开：  只有当STANDBY PWR OFF灯点亮时，实际上是备用电源系统的容错保护功能无法保证备用电源系统的三个汇流条都有电时，机组才会按照检查单要求将该电门置于BAT位，强制备用系统的三个汇流条都由电瓶一侧供电。 3 热电瓶汇流条/ 转换热电瓶汇流条 对热电瓶汇流条和转换热电瓶汇流条的保护采用的是极简逻辑，从两个汇流条的命名上也可以看得出来： 1、热电瓶汇流条（HOT BAT BUS） 为什么这个汇流条是“热”的呢？因为该汇流条始终连接电瓶，始终处于“火热”的状态，也即是只要电瓶有电，那么该汇流条就有电。 这种极简的结构确保了热电瓶汇流条具有非常高的可靠性，在某种程度上，该可靠性甚至还高于备用电源系统，因此，诸如灭火瓶释放、ACARS管理组件、DEU显示等关键功能都从该汇流条得电。还有一些不要求启用飞机交流电源就能使用的功能，比如加油站控制和显示、地面勤务电源控制、停留刹车等，也都是从该汇流条得电。 因此，飞机不运行时，一些用电设备依然从热电瓶汇流条得电，导致电瓶持续缓慢地放电，所以，针对较长时间不运行的飞机，需要将电瓶断开，防止电瓶电量过度损耗，导致电压过低无法启动APU。 2、转换热电瓶汇流条（SW HOT BAT BUS） 其英文全称为Switched Hot Battery Bus，更准确一点的话，笔者觉得应该描述为Battery-Swtiched Hot Battery Bus，也就是受控于电瓶电门的热电瓶汇流条，其与转换没有半毛钱关系，千万别被误导了。 如果说只要电瓶有电，热电瓶汇流条就有电，那么，只要电瓶有电且电瓶电门置于ON位，转换热电瓶汇流条就能够有电。前者和后者同样是直连电瓶的汇流条，都具有非常高的可靠性，一个持续有效，一个在电瓶电门闭合后才有效，以针对不同的使用场景和功能需求，比如，APU发电机的控制、针对交流电源品质监控和管理（BPCU）等功能，都是在接通电瓶电门后才有的需求。 4 卸载逻辑 严格来说，卸载逻辑也可以算作一种特殊的容错逻辑，不过笔者还是愿意单独将其作为提高电气系统可靠性的第三种方式讲讲。 通过卸载的方式进行保护的设计其实挺多，FCOM中仅描述了交流转换汇流条的卸载逻辑保护功能：当交流电源提供的电能实际上已经无法满足用电设备需求，或波音认为无法满足用电设备需求的时候，系统将会有选择性地按照一定顺序放弃一些不太重要的汇流条，以保证关键用电设备的正常工作。 作为交流电源管理机构的“经理”——BPCU根据外电源状态来控制相应继电器实现卸载保护功能，该功能的保护对象是交流转换汇流条： 1、仅一台发电机接入工作时： 系统根据实际测定的情况不断卸掉电气载荷以满足两个交流转换汇流条上的主要用户，自动卸载顺序为：1、右侧主汇流条和厨房汇流条。2、左侧主汇流条和厨房汇流条。3、两侧空中娱乐汇流条。 当恢复两台发电机为两侧供电时，可通过复位机舱 / 通用电源电门和空中娱乐系统电门人工恢复被系统自动卸载掉的汇流条。 2、APU作为唯一电源时： 在空中时，系统首先会将两侧的主汇流条和厨房汇流条卸载掉，然后再判断电气负载的情况，来决定是否继续自动卸载两侧的空中娱乐系统汇流条。 同样，当有IDG可用时，机组可通过复位机舱 / 通用电源电门和空中娱乐系统电门人工恢复被系统自动卸载掉的汇流条。 p.s.在地面时的逻辑略有差别，咱们便不再展开。 5 本文总结 本文的核心思路整理如下： 写在最后 从筹备到完结，历时2个月，虽然计划发布的文章从6篇“缩水”成了4篇，但是总归是完成了。 整个系列涵盖了电气系统绝大部分的重要知识点，从多个角度和层面描绘了笔者所认知的电气系统该有的样子，虽然已经拿出了十二分力气，奈何实力有限，把实力转化为文字表达出来的能力也有限，因此，如果有说得不到位的地方还请诸位看官多多包涵。 最后，虽然本系列到此算是告一段落了，但是关于电气系统的问题我们还将在未来继续探索，愿你我共同进步。 （完） |
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