飛機(jī)電源系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電氣控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及飛機(jī)電源系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著當(dāng)代新型飛機(jī)朝著多電、全電飛機(jī)方向快速發(fā)展，對飛機(jī)電源系統(tǒng)的要求也越來越高，其供電質(zhì)量及可靠性已經(jīng)成為影響飛機(jī)性能的重要因素，對它的研究也日漸成為航空界的熱點(diǎn)。
[0003]飛機(jī)電源系統(tǒng)主要包括同步發(fā)電機(jī)發(fā)電部分、勵磁控制器調(diào)節(jié)控制部分以及電能的變換部分。由于飛機(jī)上各種機(jī)載用電設(shè)備對電能的質(zhì)量要求很高，這就意味著飛機(jī)發(fā)電機(jī)輸出的電能必須達(dá)到各項(xiàng)規(guī)定的性能指標(biāo)，如端電壓穩(wěn)定、負(fù)載突變時電壓波動小、頻率恒定等。如果發(fā)電機(jī)輸出的端電壓處于一個忽高忽低、頻率忽大忽小的不穩(wěn)定狀態(tài)，那么不僅各機(jī)載用電設(shè)備會遭到不同程度的損壞，還有可能影響飛機(jī)的正常飛行及威脅到飛機(jī)和工作人員的安全。
[0004]由于飛機(jī)電源系統(tǒng)的保密性和特殊性，目前在市面上很難買到基本設(shè)備完善、性能成熟、價格適中的實(shí)驗(yàn)平臺。因此設(shè)計(jì)一個飛機(jī)電源系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺，為飛機(jī)電源系統(tǒng)實(shí)際工作時的各種性能指標(biāo)的分析提供真實(shí)數(shù)據(jù)的支撐。通過檢測飛機(jī)電源系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺中整個電源系統(tǒng)正常運(yùn)行和負(fù)載變化等過程中運(yùn)行情況和各項(xiàng)系能指標(biāo)，并對比理論研究的結(jié)果，可以更加詳細(xì)和逼真的模擬飛機(jī)電源系統(tǒng)在各種飛行工作中可能遇到的問題并及時找到解決方法，能有效的預(yù)防因電源系統(tǒng)問題而引起的各類飛行事故的發(fā)生，對現(xiàn)代飛機(jī)電源系統(tǒng)的發(fā)展有著十分積極的作用和意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種適于實(shí)用的飛機(jī)電源系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺裝置，為飛機(jī)電源系統(tǒng)的理論研究提供驗(yàn)證的平臺。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]飛機(jī)電源系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺裝置，包括電動機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)、PC端上位機(jī)、逆變器和航空蓄電池；
[0008]電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的輸出端連接到發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)的輸入端，發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)的輸出端連接到直流電壓總線上，電動機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)分別與PC端上位機(jī)進(jìn)行雙向通信連接；航空蓄電池的輸入端連接到直流電壓總線上，航空蓄電池的輸出端連接到發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)的相應(yīng)輸入端；逆變器的輸入端連接到直流電壓總線上，逆變器的輸出端連接到交流電壓總線上；
[0009]電動機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)具有相連接的永磁同步電動機(jī)和DSP調(diào)速控制器，發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)具有相連接的交流發(fā)電機(jī)和三相整流器，通過DSP調(diào)速控制器來調(diào)節(jié)永磁同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，由永磁同步電動機(jī)為交流發(fā)電機(jī)提供發(fā)電時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動所需要的動力，交流發(fā)電機(jī)輸出的三相交流電經(jīng)三相整流器后輸出28V直流電，由逆變器將28V直流電逆變?yōu)楹娇战涣髫?fù)載所需要的200V/115V、400Hz的交流電。
[0010]所述電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)還包括整流電路、三相逆變電路、輔助電源電路、光耦隔離電路、電流檢測電路和光電編碼器接口電路；
[0011]電動機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)中，各部分的連接如下:
[0012]整流電路的輸入端連接到市電220V接口處，整流電路的輸出端分別連接到三相逆變電路、輔助電源電路的輸入端；
[0013]三相逆變電路的輸入端分別連接到整流電路、光耦隔離電路的輸出端，三相逆變電路的輸出端分別連接到電流檢測電路、永磁同步電動機(jī)的輸入端；
[0014]輔助電源電路的輸入端連接到整流電路的輸出端，輔助電源電路的輸出端分別連接到光耦隔離電路、DSP調(diào)速控制器的相應(yīng)輸入端；
[0015]光耦隔離電路的輸入端分別連接到輔助電源電路、DSP調(diào)速控制器中PWM模塊的輸出端，光耦隔離電路的輸出端連接到三相逆變電路的輸入端；
[0016]電流檢測電路的輸入端連接到三相逆變電路的輸出端，電流電測電路的輸出端連接到DSP調(diào)速控制器中A/D模塊的輸入端；
[0017]永磁同步電動機(jī)的輸入端連接到三相逆變電路的輸出端，永磁同步電動機(jī)的輸出端連接到光電編碼器接口電路的輸入端，光電編碼器接口電路的輸出端連接到DSP調(diào)速控制器中QEP模塊的輸入端。
[0018]所述發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)還包括勵磁主回路、驅(qū)動電路、勵磁電流采樣電路、電壓采樣電路、電流采樣電路和STM32勵磁控制器；
[0019]發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)中，各部分的連接如下:
[0020]交流發(fā)電機(jī)輸出三相交流電，經(jīng)過三相整流器整流后，輸出28V直流電到直流電壓總線上；
[0021]勵磁主回路的輸入端分別連接驅(qū)動電路、航空蓄電池的輸出端，勵磁主回路的輸出端分別連接交流發(fā)電機(jī)的勵磁繞組、勵磁電流采樣電路的輸入端；
[0022]驅(qū)動電路的輸入端連接STM32勵磁控制器中定時器的輸出端，驅(qū)動電路的輸出端連接勵磁主回路的輸入端；
[0023]勵磁電流采樣電路的輸入端連接勵磁主回路的輸出端，勵磁電流采樣電路的輸出端連接STM32勵磁控制器中第一 ADC模塊的輸入端；
[0024]電壓采樣電路的輸入端連接到直流電壓總線上，電壓采樣電路的輸出端連接到STM32勵磁控制器中第二 ADC模塊的輸入端；
[0025]電流采樣電路的輸入端連接到直流電壓總線上，電流采樣電路的輸出端連接到STM32勵磁控制器中第三ADC模塊的輸入端。
[0026]所述電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)還包括鍵盤顯示板，DSP調(diào)速控制器通過其數(shù)字I/O接口與鍵盤顯示板進(jìn)行雙向連接。
[0027]采用上述方案后，本發(fā)明的飛機(jī)電源系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺裝置，設(shè)計(jì)電動機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)代替航空發(fā)動機(jī)為交流發(fā)電機(jī)提供發(fā)電時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動所需要的動力，電動機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)中的DSP調(diào)速控制器則用來調(diào)節(jié)永磁同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，比如飛機(jī)在上升、巡航、下降等其他情況時轉(zhuǎn)速需要根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行變化，此時DSP調(diào)速控制器就可以根據(jù)需要對永磁同步電動機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速的調(diào)整，并對電機(jī)的轉(zhuǎn)速和電機(jī)繞組的電流進(jìn)行采樣，通過反饋控制來精準(zhǔn)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
[0028]交流發(fā)電機(jī)輸出的三相交流電直接通過三相整流器，輸出28V直流電。STM32勵磁控制器通過控制交流發(fā)電機(jī)的勵磁繞組的勵磁電流來使發(fā)電機(jī)輸出的端電壓恒定。通過實(shí)時勵磁電流、輸出電壓采樣，并通過勵磁控制器進(jìn)行處理來控制交流發(fā)電機(jī)的勵磁電流，使發(fā)電機(jī)端電壓始終穩(wěn)定在電源系統(tǒng)所需的28V電壓。
[0029]PC端上位機(jī)主要實(shí)現(xiàn)的功能分為兩個方面:一方面是通過和DSP調(diào)速控制器通信在PC端上位機(jī)的界面上實(shí)時顯示永磁同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和勵磁電流，并可以直接在PC端上位機(jī)的界面進(jìn)行通信端口參數(shù)的設(shè)置、永磁同步電動機(jī)轉(zhuǎn)速的設(shè)定以及DSP調(diào)速控制器的開機(jī)和關(guān)機(jī)。另一方面是通過和STM32勵磁控制器通信在PC端上位機(jī)的界面上實(shí)時顯示交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓、勵磁繞組的勵磁電流及電源系統(tǒng)中負(fù)載的總功率，還可以在PC端上位機(jī)直接設(shè)置通信端口參數(shù)以及STM32勵磁控制器的開關(guān)機(jī)。
[0030]進(jìn)一步地，DSP調(diào)速控制器連接有鍵盤顯示板，不通過上位機(jī)也可以通過鍵盤顯示板的數(shù)字按鍵和液晶顯示屏方便地設(shè)定和觀察電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。
[0031]本發(fā)明和其他飛機(jī)電源系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺裝置相比，其效果是積極和明顯的，解決了市面上很難買到基本設(shè)備完善、性能成熟、價格適中的飛機(jī)電源系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺的問題，并設(shè)計(jì)了設(shè)計(jì)電動機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)代替航空發(fā)動機(jī)為交流發(fā)電機(jī)提供發(fā)電時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動所需要的動力，以及發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)、上位機(jī)、逆變器等。本裝置為飛機(jī)電源系統(tǒng)的理論方面的研究提供了可以驗(yàn)證的平臺，且設(shè)備完善、性能優(yōu)越、價格適中，對實(shí)驗(yàn)平臺的推廣和現(xiàn)代飛機(jī)電源系統(tǒng)的研究和發(fā)展有著十分積極的作用。
【附圖說明】
[0032]圖1是本發(fā)明飛機(jī)電源系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺裝置的總體結(jié)構(gòu)圖。
[0033]圖2是本發(fā)明電動機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的電路原理框圖。
[0034]圖3是本發(fā)明發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)的電路原理框圖。
[0035]圖4是本發(fā)明中PC端上位機(jī)實(shí)現(xiàn)的功能框圖。
[0036]圖5是本發(fā)明中電動機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的主程序流程圖。
[0037]圖6是本發(fā)明中電動機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的PWM中斷子程序流程圖。
[0038]圖7是本發(fā)明中電動機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的SVPWM子程序流程圖。
[0039]圖8是本發(fā)明中發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)的主程序流程圖。
[0040]圖9是本發(fā)明中發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)的電壓、電流A/D采樣子程序流程圖。
[0041]圖10是本發(fā)明中發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)的PWM控制信號子程序流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明飛機(jī)電源實(shí)驗(yàn)平臺裝置的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)描述。
[0043]如圖1所示，本發(fā)明的飛機(jī)電源實(shí)驗(yàn)平臺裝置，包括電動機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)100、發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)200、PC端上位機(jī)300、逆變器400和航空蓄電池500。電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)100的輸出端連接到發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)200的輸入端，發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)200的輸出端連接到直流電壓總線(DC BUS)上，電動機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)100和發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)200分別與PC端上位機(jī)300進(jìn)