中华人民共和国航空行业标准
FL5900
飞机电气系统特性
HB7745-2004
Characteristics of aircraft electrical systems(IS0/CD1540.3：2002）
Aerospace-Characteristics of aircraft electrical systems, IDT)2004-09-01发布
国防科学技术工业委员会发布
2004-12-01实施
中华人民共和国航空行业标准
FL5900
飞机电气系统特性
HB7745-2004
Characteristics of aircraft electrical systems(IS0/CD1540.3：2002）
Aerospace-Characteristics of aircraft electrical systems, IDT)2004-09-01发布
国防科学技术工业委员会发布
2004-12-01实施
范围·
2技术基础
规范性引用文件
术语与定义
通用要求·
机载电源
外部电源
电源系统和配电系统的协调性：用电设备
恒频交流电源系统特性
一般特性·
稳态特性·
瞬态特性…
变频交流电源系统特性·
般特性·
关于恒频交流供电特性的考虑
稳态特性·
瞬态特性
8直流电源系统特性
8.1一般特性
稳态特性下载标准就来标准下载网
瞬态特性
要求的划分
对用电设备的要求.
般要求
交流用电设备
功率因数
负载切换瞬变
冲击电流…
输入电流调制
输入电流畸变
10.8最大输入电容
制定供电品质时的有关假设和背景·11.1
本标准适用范围的背景
有关交流系统的假设
HB 7745-2004
HB7745-2004
交流电源设备的假设
11.5直流系统
11.6直流起动供电品质
11.7270V直流输入电源
12参考文献·
设想的电气系统供电品质评估图·图2
线标和正常(正)相序示意图
图3CF和VF系统电压调制包络线的频率特性..图4
交流输入电源畸变频谱
恒频输入电源频率调制
恒频输入电压正常瞬变
(CF和VF)交流电压非正常瞬变
变频输入电源电压正常瞬变：
(CF和VF)输入交流电源尖峰电压极限·(CF和VF)交流输入电源的非正常直流分量瞬变，恒频输入电源频率瞬变·
A类设备28V直流输入电源脉动的频率特性图13B类设备28V直流输入电源脉动的频率特性·R类设备28/42V直流输入电源脉动的频率特性图14
A类设备28V直流电源正常电压瞬变…·图16A类设备28V直流电源非正常电压瞬变，图17B类设备14/28V直流电源正常电压瞬变图18B类设备14/28V直流电源非正常电压瞬变图19
R类设备28/42V直流电源正常电压瞬变·图20
R类设备28/42V直流电源非正常电压瞬变图21
直流输入电源电压尖峰极限
三相用电设备相负载平衡要求
恒频和直流用电设备最大冲击电流极限·变频用电设备最大冲击电流极限·表1400Hz115/200V三相恒频电源系统用电设备端品质极限表2115/200V三相变频电源系统用电设备端品质极限表3直流电源系统用电设备端稳态特性极限·表4直流电源系统用电设备端瞬态特性极限表5单相用电设备允许的电流畸变极限表6三相用电设备允许的电流畸变极限22
··26
HB7745-2004
本标准等同采用IS0/CD1540.3：2002《航空和航天-飞机电气系统特性》（英文版），本标准所作的主要编辑性修改如下：
a）为了便于使用，对公式进行了编号；b）删除了ISO/CD1540中“本次修订”等词语；c）删除了ISO前言和简介。
本标准由中国航空工业第一集团公司提出。本标准由中国航空综合技术研究所归口。本标准起草单位：中国航空工业第一集团公司第飞机设计研究院、中国航空综技术研究所、西北工业大学。
本标准主要起草人：邓健、冯愚、田玉斌、张晓斌、王宏霞、王守芳、李颂伦。1范围
飞机电气系统特性
HB7745-2004
本标准规定了飞机用电设备电源输入端的供电特性，为适应新型民用飞机上的各种电源而设计的用电设备提供接口定义，比如那些通过了技术标准条款(TSO)认证的用电设备。具有单一用途或特殊军事用途的设备可不遵循本标准，以免由于追求多用途而导致设备性能降低。本标准也提供了制定这些要求的背景，这些背景可能对设计和(或)集成现代飞机电气系统者有参考价值。供电品质是电源、配电和用电设备相互作用的结果。一旦规定了用电设备的限制要求，也就确定了支持整个系统开发的关键电源设备和配电设备的接口背景。本标准考虑了在小型飞机和大型运输飞机都可能遇到的多种电源种类和配电参数。电源种类包括旋转式和静变式，它们可能是机载电源，或仅仅是作为地面支持设备之一的地面电源。本标准论述到的供电电压种类有：
直流14V、28V和42V（标称值）；交流单相26V400Hz（标称值）；一交流115/200V和230/400V（标称值）恒频400Hz或频率范围包括400Hz的变频，单相或三相。2技术基础
本标准中规定的极限是基于过去和近期研发的用电设备特性确定的，包括目前逐渐增多的非线性、电子类用电设备的特性。由于这些极限受电源、配电和用电设备的综合影响，所以本标准也给出了它们的综合敏感度背景，目的是为系统设计者提供设计指南，而没有限制确定接口特性参数的方式。本标准提出了在大型运输机上目前还不常见的几种电源类型，如230V/400V变频交流电源和42V直流电源。这些要求同样重要的依据是假设需要广泛地使用那些能够适应各种新型飞机的高效益用电设备。这样将导致我们通常在大型飞机上才能意识到的一些不良影响，在小型飞机上也必须接受例如长配电馈线路压降带来的问题。这些实际情况和用电设备的最新趋势很可能是造成本标准与其他传统标准差异的原因。
3规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包含勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。IEC和ISO成员保持着对现行有效国际标准的注册。ISO7137飞机机载设备的环境条件和试验程序ISO6858飞机电源和地面电源的通用要求4术语与定义
电气系统非正常工作abnormalelectricalsystemoperation电气系统出现不正常或故障的一种状态。这时，在超出非正常工作极限之前，该系统保护装置动作，将系统的不正常或故障部分与系统其余部分隔离。在这种状态下，飞机可以继续飞行，向用电设备提供的供电品质可能超出了正常工作极限但未超过非正常工作极限。4.2
非正常供电品质极限abnormalpowerqualitylimitsHB7745-2004
在非正常工作期间用电设备电源输入端的供电品质极限。这些极限包括系统保护装置工作容差和系统设计固有的限制特性（又见4.30)。4.3
波峰系数crestfactor
稳态条件下测得的交流电压波形峰值与方均根值之比的绝对值。标准正弦波的波峰系数为√2cf =V(pk)/V(rms)
电流调制currentmodulation
电流周期性或偶发性重复变化时的最大值与最小值之差。用电设备引起的可测量到的电流调制可能影响供电品质和(或)电源稳定性。4.5
畸变（电压或电流）distortion（currentorvoltage）在交流系统中，畸变是指交流波形中除去基波分量的方均根值。它可能包括谐波分量和非谐波分量。在直流系统中，畸变是指叠加在直流成分上的交流波形(脉动)的方均根值。谐波是指频率为整数倍基波频率的正弦波畸变分量。非谐波是指频率为非整数倍基波频率的正弦波畸变分量。这个畸变的通用定义中包括上述畸变和所有其他的波形畸变。（又见4.23和4.25）4.6
相移系数displacementfactor
对交流用电设备而言，相移系数是指输入电流(基波频率分量)与输入电压(基波频率分量)相位角之差的余弦值，
相移系数不包含畸变电流波形(或电压波形)的影响，因此，为了便于更通用的功率因数的定义，这个定义在本标准中并没有应用。（见4.35）4.7
畸变系数（电压或电流）distortionfactor（currentorvoltage）畸变系数是指波形中畸变与基波分量的方均根值之比，通常用百分值表示。在直流系统中，波形中的直流成分即基波分量。（见4.5，4.43）4.8
畸变频谱distortionspectrum
在每个频率点上的交流畸变或直流畸变幅值的量化表示。畸变成分可能是基波的谐波分量或非谐波分量，一些分量由波幅调制或频率调制引起。本标准仅提出了最大至16kHz(400Hz恒频设备）和32kHz(变频设备)的畸变分量，以便将供电品质的相关要求与电磁兼容性(EMC)的要求明确地区别开来。
配电系统distributionsystem
传统上，包括电源汇流条及其相关的保护器件、负载汇流条以及电源汇流条与负载汇流条之间的所有交联和配电设备。本标准中，还包括到用电设备电源输入端(该处电源品质有要求)的所有联接、电路保护装置和配电装置。（见图1）4.10
漂移drift
指被控参数(如恒频系统的频率)在规定的极限范围内随机和非常缓慢的变化。这种变化由元器件老化或自身温度变化之类的原因引起。4.11
漂移率driftrate
HB7745-2004
指被控参数漂移的变化速度。按照被检查参数的不同，漂移率经常表述为Hz/min或V/min。4.12
发动机起动electric engine startoperation是电气系统正常工作的一种特例，为了起动主发动机或辅助动力装置对电源提出了一种极端的要求。在起动过程中，电源输出可能已超出正常瞬态电压极限，这时只要求选定的用电设备正常工作。典型的发动机起动时间在15s～90s之间。4.13
发电系统electric powergenerating system (EPGS)由旋转式和静止式电源、为电源系统提供控制和保护的装置、以及电源至电源汇流条之间馈线组成(不包括电源汇流条和配电保护装置）。4.14
电气系统（也简称“系统”）electricsystem（alsocalledsimply“system”）通过配电网络连接在一起的电源、变换装置、控制保护器件和用电设备的总称。4.15
系统应急工作emergencyelectricsystemoperation在飞行过程中主电源不能提供足够或合适的电能时，需要容量有限的独立电源向已缩减的配电系统和为保证飞机安全飞行和人员安全选定的用电设备供电的一种状态。4.16
应急电源emergencypowersource在飞行应急工作状态下，为重要设备提供独立电源的发电机、变换装置（或其组合，不包括用电设备内部电源)或蓄电池。
外部(或地面）电源装置external (orground）powerunit(GPU)飞机不在飞行状态时，为满足供电要求由地面维护提供的旋转式或静止式电源（或组合）。其可能是分散的或集中的地面电源，也可能是舰载电源。4.18
频率frequency
交流波形周期的倒数，单位为Hz。稳态频率是指不超过1s时间间隔内所有瞬时频率对时间的平均值。瞬时频率是指单个周波的频率。4.19
频率调制frequencymodulation
系统稳态条件下瞬时频率在平均频率周围的周期性和(或)随机性的变化。频率调制幅值等于超过-一分钟时间间隔内测量得最大频率和最小频率之差。4.20
频率调制率frequencymodulationrate频率调制引起的频率变化率，单位为赫兹/秒(Hz/s)。4.21
基波频率fundamentalfrequency发电系统产生的周期性波形基本成分的频率(在傅里叶变换式中，序列为“1”的波形频率)。4.22
地ground
作为交流电压和(或)直流电压参考零电位的导电结构或电缆上的任意点。4.23
HB7745-2004
谐波harmonics
电压或电流周期波形的正弦波分量(畸变)，该分量的频率为基波频率的整数倍。大多数非线性负载产生奇次谐波，例如全波整流就会产生奇次谐波。具有二极管型输入整流的用电设备产生的“特性谐波”的频率由下式确定：
f=(K×q士1)×fi
式中：
H=谐波的次数；
k=从1开始的正整数；
q=每个周期整流器换向的次数(正整数)；=基波频率。
半波整流产生偶次谐波。在交流电源系统中，偶次谐波会造成非常不利的影响（例如直流分量）。单相用电设备的全波整流引起三次的奇数倍(triplen)谐波。倘若单相用电设备数量太多，这些谐波与配电系统相互作用将增大在此频率下的正常阻抗（零序阻抗)，这也是非常不希望有的结果。因此在用电设备的畸变电流要求中特意提出了对偶次谐波和三次的奇数倍谐波(triplen)的限制。（又见4.5，4.39）4.24
阻抗impedance
一个设备或设备组的稳态电压向量与稳态电流向量之比。它是一个由阻性成分(实部)和电抗性成分(虚部)组成的复合参数。本标准中的阻抗可能是用电设备阻抗（负载阻抗)、配电网络阻抗或电源阻抗。4.25
单次畸变分量individualfrequencycomponentofdistortion特定频率下畸变的方均根值与基波方均根值之比。（见4.8）电压单次畸变分量表示为：
Dm=100X(V/V)-
式中：
V,二单个非基波频率下的电压方均根值；Vi一基波电压方均根值。
线性负载linearload
·（3）
无论输入的电压如何变化，总阻抗在某一频率下总是一个常数的用电设备，其用电电流频谱和输入电压频谱相匹配；相反地，非线性负载在输入电压不同时，它的总阻抗是变化的，输入电压频谱和电流频谱也无法直接对应。
负载不平衡loadunbalance
三相交流用电设备的最大相功率与最小相功率之差(单位为伏安)。4.28
瞬时供电中断momentary powerinterruptions供电电源转换导致的用电设备短时供电中断。在此期间，供电电压根据汇流条和负载的特性而衰减，4.29
系统正常工作normalelectricalsystemoperation除主发动机电起动或辅助动力装置电起动外，飞机在空中或地面没有发生故障或功能降低时的所有预期的工作状态。系统正常工作意味着所有设备按照规定的程序工作在规定的极限范围内。用电负载的切换、发动机的转速变化、电源的正常转换和同步以及电源并联工作均属于正常工作。正常工作还包括瞬时供电中断、瞬态和尖峰。（见4.1)4
正常供电品质极限normalpowerqualitylimits系统正常工作期间应该保持的供电品质极限。（见4.2)4.31
标么值perunit(PU)
HB7745-2004
以一种基准值来量化反映各种参数的标准方法。基准值通常为额定值。对于电源系统，典型的基准值有功率、电压、电流或阻抗。标幺值等于参数的实际值除以基准值。例如，在一个115/200V、三相、120kVA的系统中，1PU的功率等于120kVA，1PU的电压等于115V，1PU的相电流等于348A，IPU的阻抗等于0.332。该系统中每相消耗52A电流的一个三相负载被认为具有0.15PU的功率。4.32
相电压phasevoltage
本标准中的交流电压值是指向单相或三相用电设备供电的任意相的相电压值。除另有规定外，本标准定义的所有交流电压值均指相电压的方均根值。4.33
电压相移phasevoltagedisplacement稳态条件下，三相交流系统中三相电压波形的任意两相波形过零点之间的最大相角差（标称值为120)。
电压不平衡phasevoltageunbalance稳态条件下三相电压中最大相电压与最小相电压之差。VuNB=Max (VAN, VBN, VcN) -Min(VAN+ VBN* VcN] -式中：VAN，VBN，VcN=相电压的方均根值。4.35
功率因数powerfactor
交流用电设备的有功功率P(单位为瓦)与视在功率S(单位为伏安)之比。表示为PF=P/S.
式中：
P=有功功率，单位为瓦(W)；
S一视在功率，电压方均根与电流方均根的乘积，单位为伏安(VA）。功率因数的这种定义包括输入电流(和/或电压)波形畸变成分的影响。（4）
当用电设备的电流基波滞后于电压基波（通常在感性负载条件下），认为该设备的功率因数是“滞后”的。同样地，如果电流波形超前于电压波形(通常在容性负载条件下)，则认为该设备的功率因数是“超前”的。当用电设备仅有有功功率（没有无功功率），那么输入电流相位和供电电压相位完全一致，则认为该功率因数是1(PF=1)。（见4.6)4.36
主电源primarypowersource
为飞机所有工作阶段提供电能的，通常由一台飞机主发动机驱动的发电机和电源调节装置（不属于用电设备）。
脉动ripple
脉动是指在直流系统稳态工作期间围绕平均直流电流或电压的交替性变化。由于其不总是对称量，所以测量上峰值与下峰值之差，而不测量电压或电流的平均值。4.38
HB7745--2004
方均根值（电压或电流）rmsvalue（voltageorcurrent）电压和电流方均根值的意义在于方均根值和与其相等的直流值能够在直流电路中产生等效的功率传递。电压的方均根值可以按照下式计算：Vms
式中：
T一波形的时间周期：
V(t)二t时刻的瞬时电压值。
?(t)dt
序列阻抗（/谐波）sequence impedances（/harmonics）·（6)
通过一种称为“对称分量法”的数学分析方法将系统阻抗分解为正序、逆序和零序的阻抗。这种分析方法将非常复杂的三相不平衡系统的分析分解为对两个平衡的三相电路和一个零相电路的研究。这些特性阻抗可运用于更加复杂的供电系统分析，包括谐波电流对谐波电压的影响等。正序阻抗和逆序阻抗由电源和配电网络的电阻和电抗决定，因此在交流系统中，这些阻抗随着电源频率的增加而增加。对于配电馈线此类的无源器件，正序阻抗和逆序阻抗是相同的，但对于电动器件则完全不同。零序阻抗与系统阻抗和流过电源中线的电流密切相关。因此电线回路或结构回路严重影响零序阻抗，对于后者，是指三相线束构型以及三相线束构型到结构回路的长度。不平衡电流和故障电流流过零序阻抗。
传统上，将正序、逆序和零序阻抗或电流与多次谐波联系在一起，三相电源系统中呈现的谐波也能够表示为具有正序、逆序和零序分量。正序电流谐波由三个量值相等、相角差为120°的向量组成，其相序与代表基波电流相量的相序相同。逆序电流谐波也是由三个量值相等、相角差为120°的向量组成，其相序与代表基波电流相量的相序相反。正序谐波增加同步电动机的正向扭矩，而逆序谐波抵消同步电动机的正向扭矩。
零序谐波由三个量值相同、相位相同的向量组成，因此也称为互相“同相”。而平衡的正序、逆序谐波不会产生中线电流，由单相非线性负载引起的此类平衡零序谐波在中线上产生三倍于相线的谐波电流。A、B、C三相的三次谐波电流具有相同的相位角，因此在中线上的谐波向量是任意一相向量的三倍。（见4.25）
尖峰spikes
发生在极短时间内（微秒级)偏离稳态或瞬态特性值的变化。通常产生一个电压波峰和/或一系列的波动，其特性由相关的电源阻抗、线路阻抗以及用电设备输入阻抗决定，也取决于事件发生的方式。典型的电压尖峰由通断感性负载或容性负载引起。4.41
稳态steadystate
电气参数仅呈现微小变化的一种工作状态。4.42
系统稳定性systemstability
在供电系统接口处定义的具有明确性能判据的一个系统动态相容特性。对飞机供电系统来说，主要的接口是汇流条。因此，关键的性能判据是汇流条上不同点的电压和电流值及其频谱在内外因素的作用下是否保持在本标准规定的范围内，4.43
totalharmonicdistortion（currentorvoltage)总谐波含量（电流或电压）
所有谐波方均根值与基波方均根之比。总谐波含量的计算公式定义如下。变量X代表电压或电流，6
X可以表示为方均根值或峰值。（见4.8、4.7）THDx =100x
式中：
X=电压或电流的基波量；
X.=电压或电流的n次谐波量。
瞬变transients
HB7745-2004
系统扰动引起的超出稳态极限文回到稳态极限之内的短时特性变化。例如发电系统跟随负载快速变化和发动机转速变化的响应。正常电源切换或负载切换引起电压的短暂变化或中断称之为正常瞬变。由非正常于扰引起的超出正常瞬变极限，最终又回到稳态极限范围之内的瞬变称之为非正常瞬变，4.45
不间断电源uninterruptiblepower向重要设备或对电压瞬变敏感的用电设备供电的电源（典型如直流电源），它消除了正常供电中断，或减轻了其导致的严重后果及降低了供电中断发生的概率。这些用电设备的供电品质参数至少应与本标准规定的参数等效，并且还要符合飞机制造商或系统设计者所规定的任何专用要求。4.46
用电设备utilizationequipment任何消耗飞机电能的设备或具有一定功能的设备组，文称之为“负载设备”。有些规范仅适用于耗电量超过最小值的那种特定的设备或设备组。4.47
用电设备的额定值utilizationequipmentrating在用电设备的每个阶段，该设备此阶段的最大耗电量。设备最大耗电量是指在不小于200ms的时间内的连续耗电量。在本标准中，其目的是为了满足计算的需要。4.48
电压调制voltagemodulation
在系统稳态工作期间交流峰值电压围绕一个平均电压作周期性或随机性的变化。电压调制量是系统稳态工作期间发生在1s钟时间内最大的电压峰值与最小的电压峰值之差（见4.32)。电压调制的频率特性是指构成电压调制包络线的各频率分量。直流电源系统的电压调制见脉动定义（4.37)。4.49
电压调节voltageregulation
使电源输出电压保持在设备正常工作的电压范围之内的电压调节机构的工作。4.50
电压值voltagevalues
除另有规定外，本标准提到的任何交流电压值都是指相线与中线之间测量得到的电压方均根值。同样，任何直流电压为正端与地之间测量得到的电压平均值。稳态交流电压和直流电压都是在0.2s～1s时间内测量得到的各电压值对时间的平均值。峰值电压是指电压波形的瞬时最大值。（见4.32）5通用要求
5.1概述
本标准描述的供电特性适用于用电设备电源输入端。这些特性包括飞机在飞行状态和地面状态的各7