飞机电源系统实验平台装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种飞机电源系统实验平台装置，包括电动机调速控制系统、发电机励磁控制系统、PC端上位机、逆变器和航空蓄电池。本发明专利技术使用电动机调速控制系统代替航空发动机系统为交流发电机提供发电时转子转动所需要的动力，电动机调速控制系统中的DSP调速控制器用来调节永磁同步电动机的转速；发电机励磁控制系统中的STM32励磁控制器通过控制交流发电机的励磁绕组的励磁电流来使发电机输出的端电压恒定。PC端上位机用于控制和显示两个系统的数据参数，逆变器将28V直流电逆变为航空交流负载所需要的200V/115V、400Hz的交流电。本装置为飞机电源系统的理论方面的研究提供了可以验证的平台，对实验平台的推广和现代飞机电源系统的研究和发展有着十分积极的作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电气控制
，尤其涉及飞机电源系统实验平台装置。
技术介绍
随着当代新型飞机朝着多电、全电飞机方向快速发展，对飞机电源系统的要求也越来越高，其供电质量及可靠性已经成为影响飞机性能的重要因素，对它的研究也日渐成为航空界的热点。飞机电源系统主要包括同步发电机发电部分、励磁控制器调节控制部分以及电能的变换部分。由于飞机上各种机载用电设备对电能的质量要求很高，这就意味着飞机发电机输出的电能必须达到各项规定的性能指标，如端电压稳定、负载突变时电压波动小、频率恒定等。如果发电机输出的端电压处于一个忽高忽低、频率忽大忽小的不稳定状态，那么不仅各机载用电设备会遭到不同程度的损坏，还有可能影响飞机的正常飞行及威胁到飞机和工作人员的安全。由于飞机电源系统的保密性和特殊性，目前在市面上很难买到基本设备完善、性能成熟、价格适中的实验平台。因此设计一个飞机电源系统的实验平台，为飞机电源系统实际工作时的各种性能指标的分析提供真实数据的支撑。通过检测飞机电源系统实验平台中整个电源系统正常运行和负载变化等过程中运行情况和各项系能指标，并对比理论研究的结果，可以更加详细和逼真的模拟飞机电源系统在各种飞行工作中可能遇到的问题并及时找到解决方法，能有效的预防因电源系统问题而引起的各类飞行事故的发生，对现代飞机电源系统的发展有着十分积极的作用和意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种适于实用的飞机电源系统实验平台装置，为飞机电源系统的理论研究提供验证的平台。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案:飞机电源系统实验平台装置，包括电动机调速控制系统、发电机励磁控制系统、PC端上位机、逆变器和航空蓄电池；电动机调速系统的输出端连接到发电机励磁控制系统的输入端，发电机励磁控制系统的输出端连接到直流电压总线上，电动机调速控制系统和发电机励磁控制系统分别与PC端上位机进行双向通信连接；航空蓄电池的输入端连接到直流电压总线上，航空蓄电池的输出端连接到发电机励磁控制系统的相应输入端；逆变器的输入端连接到直流电压总线上，逆变器的输出端连接到交流电压总线上；电动机调速控制系统具有相连接的永磁同步电动机和DSP调速控制器，发电机励磁控制系统具有相连接的交流发电机和三相整流器，通过DSP调速控制器来调节永磁同步电动机的转速，由永磁同步电动机为交流发电机提供发电时转子转动所需要的动力，交流发电机输出的三相交流电经三相整流器后输出28V直流电，由逆变器将28V直流电逆变为航空交流负载所需要的200V/115V、400Hz的交流电。所述电动机调速系统还包括整流电路、三相逆变电路、辅助电源电路、光耦隔离电路、电流检测电路和光电编码器接口电路；电动机调速控制系统中，各部分的连接如下:整流电路的输入端连接到市电220V接口处，整流电路的输出端分别连接到三相逆变电路、辅助电源电路的输入端；三相逆变电路的输入端分别连接到整流电路、光耦隔离电路的输出端，三相逆变电路的输出端分别连接到电流检测电路、永磁同步电动机的输入端；辅助电源电路的输入端连接到整流电路的输出端，辅助电源电路的输出端分别连接到光耦隔离电路、DSP调速控制器的相应输入端；光耦隔离电路的输入端分别连接到辅助电源电路、DSP调速控制器中PWM模块的输出端，光耦隔离电路的输出端连接到三相逆变电路的输入端；电流检测电路的输入端连接到三相逆变电路的输出端，电流电测电路的输出端连接到DSP调速控制器中A/D模块的输入端；永磁同步电动机的输入端连接到三相逆变电路的输出端，永磁同步电动机的输出端连接到光电编码器接口电路的输入端，光电编码器接口电路的输出端连接到DSP调速控制器中QEP模块的输入端。所述发电机励磁控制系统还包括励磁主回路、驱动电路、励磁电流采样电路、电压采样电路、电流采样电路和STM32励磁控制器；发电机励磁控制系统中，各部分的连接如下:交流发电机输出三相交流电，经过三相整流器整流后，输出28V直流电到直流电压总线上；励磁主回路的输入端分别连接驱动电路、航空蓄电池的输出端，励磁主回路的输出端分别连接交流发电机的励磁绕组、励磁电流采样电路的输入端；驱动电路的输入端连接STM32励磁控制器中定时器的输出端，驱动电路的输出端连接励磁主回路的输入端；励磁电流采样电路的输入端连接励磁主回路的输出端，励磁电流采样电路的输出端连接STM32励磁控制器中第一 ADC模块的输入端；电压采样电路的输入端连接到直流电压总线上，电压采样电路的输出端连接到STM32励磁控制器中第二 ADC模块的输入端；电流采样电路的输入端连接到直流电压总线上，电流采样电路的输出端连接到STM32励磁控制器中第三ADC模块的输入端。所述电动机调速系统还包括键盘显示板，DSP调速控制器通过其数字I/O接口与键盘显示板进行双向连接。采用上述方案后，本专利技术的飞机电源系统实验平台装置，设计电动机调速控制系统代替航空发动机为交流发电机提供发电时转子转动所需要的动力，电动机调速控制系统中的DSP调速控制器则用来调节永磁同步电动机的转速，比如飞机在上升、巡航、下降等其他情况时转速需要根据实际需要进行变化，此时DSP调速控制器就可以根据需要对永磁同步电动机进行转速的调整，并对电机的转速和电机绕组的电流进行采样，通过反馈控制来精准控制电机的转速。交流发电机输出的三相交流电直接通过三相整流器，输出28V直流电。STM32励磁控制器通过控制交流发电机的励磁绕组的励磁电流来使发电机输出的端电压恒定。通过实时励磁电流、输出电压采样，并通过励磁控制器进行处理来控制交流发电机的励磁电流，使发电机端电压始终稳定在电源系统所需的28V电压。PC端上位机主要实现的功能分为两个方面:一方面是通过和DSP调速控制器通信在PC端上位机的界面上实时显示永磁同步电动机的转速和励磁电流，并可以直接在PC端上位机的界面进行通信端口参数的设置、永磁同步电动机转速的设定以及DSP调速控制器的开机和关机。另一方面是通过和STM32励磁控制器通信在PC端上位机的界面上实时显示交流发电机的输出电压、励磁绕组的励磁电流及电源系统中负载的总功率，还可以在PC端上位机直接设置通信端口参数以及STM32励磁控制器的开关机。进一步地，DSP调速控制器连接有键盘显示板，不通过上位机也可以通过键盘显示板的数字按键和液晶显示屏方便地设定和观察电动机的转速。本专利技术和其他飞机电源系统实验平台装置相比，其效果是积极和明显的，解决了市面上很难买到基本设备完善、性能成熟、价格适中的飞机电源系统实验平台的问题，并设计了设计电动机调速控制系统代替航空发动机为交流发电机提供发电时转子转动所需要的动力，以及发电机励磁控制系统、上位机、逆变器等。本装置为飞机电源系统的理论方面的研究提供了可以验证的平台，且设备完善、性能优越、价格适中，对实验平台的推广和现代飞机电源系统的研究和发展有着十分积极的作用。【附图说明】图1是本专利技术飞机电源系统实验平台装置的总体结构图。图2是本专利技术电动机调速控制系统的电路原理框图。图3是本专利技术发电机励磁控制系统的电路原理框图。图4是本专利技术中PC端上位机实现的功能框图。图5是本专利技术中电动机调速控制系统的主程序流程图。图6是本专利技术中电动机调速控制系统的PWM中断子程序流程图。图7是本专利技术中电本文档来自技高网...

【技术保护点】
飞机电源系统实验平台装置，其特征在于：包括电动机调速控制系统、发电机励磁控制系统、PC端上位机、逆变器和航空蓄电池；电动机调速系统的输出端连接到发电机励磁控制系统的输入端，发电机励磁控制系统的输出端连接到直流电压总线上，电动机调速控制系统和发电机励磁控制系统分别与PC端上位机进行双向通信连接；航空蓄电池的输入端连接到直流电压总线上，航空蓄电池的输出端连接到发电机励磁控制系统的相应输入端；逆变器的输入端连接到直流电压总线上，逆变器的输出端连接到交流电压总线上；电动机调速控制系统具有相连接的永磁同步电动机和DSP调速控制器，发电机励磁控制系统具有相连接的交流发电机和三相整流器，通过DSP调速控制器来调节永磁同步电动机的转速，由永磁同步电动机为交流发电机提供发电时转子转动所需要的动力，交流发电机输出的三相交流电经三相整流器后输出28V直流电，由逆变器将28V直流电逆变为航空交流负载所需要的200V/115V、400Hz的交流电。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汪凤翔，于新红，柯栋梁，黄东晓，陶鹏，
申请(专利权)人：泉州装备制造研究所，
类型：发明
国别省市：福建;35