亢洁，李玉婷

(陕西科技大学电气与信息工程学院，陕西西安710021)

一种高压直流固态功率控制器的设计

亢洁，李玉婷

(陕西科技大学电气与信息工程学院，陕西西安710021)

为了提高全电飞机与多电飞机270V配电系统的智能性与可靠性，设计了一种基于单片机和CPLD的270V/30A高压直流固态功率控制器(solid-state power controller,SSPC)。通过对系统整体结构的分析与详细设计，实现了SSPC的反时限保护功能和短路保护功能。实验证明该方案不仅可以实现各种负载的开通、关断，对短路故障实现快速保护，又可以根据所设定的反时限保护曲线对负载进行准确的过流保护。所设计的270V/30A SSPC为航空配电系统提供了可靠的保护，减轻了配电系统的体积重量，提高了供电系统的可靠性。

高压直流；固态功率控制器；反时限保护；短路保护

Abstract：In order to improve the requirement of intelligence and reliability for the 270V distribution system of all electric and more electric aircraft,the hign current 270V/30A SSPC(solid-state power controller)Based on MCU and CPLD is developed.In this paper,through anaysis whole scheme structure and design the detailed circuits,the function of current squared time(I2t)in⁃verse time protection and short-cuircuit protection is realized.Experimental results are shown that not only the on/off state of various loads is controled,but also the quick short-circuit protection is realized.Then accurately inverse time protection with giv⁃en curve is provided.Comprehensive protection for air distribution system is given by SSPC,its volume and weight is reduced,and the reliability of the distribution system is improved in this design.

Key words：hign voltage direct current;solid-state power controller;inverse time protection;short-circuit protection

目前大型飞机正朝着全电化与多电化的方向发展[1]，其配电系统朝着分布式的方向发展[2]。和常规式配电系统、遥控式配电系统相比，固态配电系统在减轻配电系统重量、提高配电系统自动化程度、保证电能质量以及提高系统容错能力可靠性方面具有显著的优势[3]。固态功率控制器作为固态配电系统的核心部件，具有接通和断开负载、故障保护、状态反馈及记录和自检等功能[4]。

国外对固态功率控制器的研究起步较早，具有较多的相关理论和技术依据。美国北卡罗莱纳州立大学Alex等人在2012年设计了一种新型大电流固态功率控制器[2]，额定功率为270V/50A，选择IGBT作为功率开关器件，通过搭建硬件电路来实现过流保护，占用了硬件电路空间。……