專利名稱：飛機發(fā)電機加載系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種為飛機恒速傳動裝置、集成驅(qū)動發(fā)電機、發(fā)電機的檢測系統(tǒng)提供模擬負載的飛機發(fā)電機加載系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
飛機恒速傳動裝置CSD(Constant Speed Device)及發(fā)電機、集成驅(qū)動發(fā)電機IDG(Integrated Drive Generator)是飛機供電系統(tǒng)的主要部件，提供400Hz、115V/200V三相交流電，為飛機的儀器儀表、雷達、無線電通訊及飛機上各種控制、照明提供電源。按航空適航標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)對其進行定期和不定期的維護和修理。作為地面仿真試驗的檢測系統(tǒng)，根據(jù)CSD/IDG的檢測標(biāo)準(zhǔn)，通過測試臺模擬飛機飛行時CSD/IDG的各種狀態(tài)，檢測其各項性能指標(biāo)是否合格。大多數(shù)測試項目是通過在發(fā)電機加上不同功率的負載的情況下完成測試工作的。目前的加載系統(tǒng)一般采用電阻器作為負載，只有幾檔固定功率，不能針對多種發(fā)電機，冷卻采用的是鼓風(fēng)機風(fēng)冷，整個加載系統(tǒng)體積大、噪聲大、使用的電阻器壽命不長，一般也不具備溫度報警斷電控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明技術(shù)解決的問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠模擬飛機飛行時發(fā)電機的各種負載狀態(tài)，檢測發(fā)電機各項性能指標(biāo)是否合格的飛機發(fā)電機加載系統(tǒng)。
本發(fā)明技術(shù)解決方案是飛機發(fā)電機加載系統(tǒng)，其特點在于它由功率分檔繼電器、控制器、電加熱器負載、面板控制和顯示部分組成，控制器的輸出信號送入功率分檔繼電器，使其輸出的分檔功率送至電加熱器負載；同時來自于上位控制機或面板控制與顯示信號分別接至控制器的輸入端?？刂破鞲鶕?jù)上位控制機或面板控制和顯示部分的面板開關(guān)給出的數(shù)據(jù)，控制功率分檔繼電器通過組合接通1～150kW連續(xù)可變的阻性負載和90kW(功率因數(shù)0.75)、150kW(功率因數(shù)0.75)的感性負載到發(fā)電機輸出電路上，給發(fā)電機加上所需負載。
所述的加載系統(tǒng)為自動加載或手動加載，自動加載時，其加載數(shù)據(jù)及控制指令來自上位控制機；手動加載時，其加載數(shù)據(jù)受面板控制與顯示的面板開關(guān)控制。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是可以提供一套1～150kW連續(xù)可變的阻性負載和90kW(功率因數(shù)0.75)、150kW(功率因數(shù)0.6)的感性負載，來模擬飛機飛行時的各種負載狀態(tài)，且同時具有自動加載和手動加載功能，負載功率分辨率為1kW，還具有體積小，噪聲低，可靠性高等特點。


圖1為本發(fā)明的原理結(jié)構(gòu)框圖；圖2為圖1中面板控制和顯示部分的結(jié)構(gòu)原理框圖；圖3為圖1中溫度檢測與報警的結(jié)構(gòu)原理框圖；圖4為本發(fā)明的軟件控制流程圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明由功率分檔繼電器1、控制器3、電加熱器負載2、上位控制機4或面板控制和顯示部分5，及具有超溫報警、自動切斷負載功能的溫度檢測與報警6組成，功率分檔繼電器1分為兩路信號，一路輸入信號來自于單片機控制器3，另一路輸出信號輸出給電加熱器負載2；控制器3分為三路信號，第一路輸入信號來自于上位控制機4或面板控制和顯示5的面板開關(guān)，第二路輸入信號來自于溫度檢測與報警6，第三路輸出信號控制功率分檔繼電器1。本發(fā)明可自動加載，亦可手動加載。自動加載時，其加載數(shù)據(jù)及控制指令來自上位控制機4，手動加載時，其加載數(shù)據(jù)受面板控制和顯示5的開關(guān)控制。工作時，控制器3根據(jù)工控機1或面板控制和顯示5給出的數(shù)據(jù)，控制功率分檔繼電器接通1～150kW的阻性負載或90kW(功率因數(shù)0.75)、150kW(功率因數(shù)0.6)的感性負載到發(fā)電機8輸出電路上，給發(fā)電機8加上所需負載。
控制器3采用8031單片機及其輸入/輸出接口組成，具有電路簡單、控制靈活、使用方便等優(yōu)點。單片機控制器是本發(fā)明的控制核心，所有輸入信號的處理和輸出信號的控制均由單片機控制器來完成。
上位控制機4采用的是586工業(yè)控制機，具有工作穩(wěn)定可靠、抗干擾能力強、適應(yīng)工作環(huán)境惡劣的場合(主要是電磁干擾和電網(wǎng)波動)。上位控制機4通過RS485方式與控制器3通訊。
電加熱器負載2為三相115V、400Hz電加熱器，其單相功率分辨率為1kW，阻性負載功率從1～150kW連續(xù)可調(diào)，它還可與大電流的三相電感器相串接組成90kW(功率因數(shù)0.75)和150kW(功率因數(shù)0.75)的感性負載。電加熱器負載2工作時是一高發(fā)熱元件，其使用安全必須予以高度重視，本發(fā)明采用自來冷卻水箱7對電加熱器2降溫散熱，保證電加熱器2不會因溫度過高而損壞，因此將電加熱負載2放入一個不銹鋼水箱，水箱通過自來水冷卻，水箱中放有防水垢元件。在選取電加熱器2時，充分考慮了功率余量；水箱設(shè)計時，水箱容積和通水流量亦滿足最大功率時的散熱要求。因此，在正常使用時，電加熱器的安全是有保障的。但是，亦有可能因人為操作失誤(例如工作時冷卻水未形成循環(huán))而導(dǎo)致電加熱器損壞。為此，本發(fā)明設(shè)計了一套溫度檢測與報警電路6，隨時檢測水箱內(nèi)的溫度并予以顯示，預(yù)先設(shè)定溫度上限值，一旦水箱溫度超過上限值(如+80℃)，立即切斷所有負載并報警，確保電加熱器負載2使用安全。
功率分檔繼電器1采用交流接觸器將負載功率分為1kW、2kW、3kW、5kW、10kW、20kW、40kW、75kW共8檔，每檔功率均設(shè)置一控制開關(guān)，通過不同的功率組合可滿足總功率為150kW、分辨力1kW的指標(biāo)要求。功率分檔繼電器1控制開關(guān)的開啟/關(guān)閉狀態(tài)由單片機控制器2統(tǒng)一控制。
功率分檔繼電器1的選取主要取決于各開關(guān)在額定功率下所通過的電流值，其計算公式為I=PU---(1)]]>式中I—每組電加熱器的電流值，單位為AU—電機輸出電壓，單位為VP—組電加熱器的功率，單位為W當(dāng)功率為1kW、2kW、3kW、5kW、10kW、20kW、40kW、75kW時，從式(1)中可算出其三相總電流值分別約等于9A、18A、26A、43A、87A、174A、348A、652A，單相電流值是總電流值的三分之一。由于可控電流較大，采用交流接觸器作為功率分檔繼電器開關(guān)元件，具體選用時，充分考慮電流余量，例如75kW時的單相電流約為217A，選用400A的交流接觸器，從而保證了各交流接觸器可靠運行。
發(fā)電機8輸出電壓為交流115V，三相四線制。將三根電加熱管作為一組電加熱器，5kW及其以下功率各有一組，10kW及其以上功率由多組5kW電加熱器并聯(lián)組成，例如10kW由兩組并聯(lián)，20kW由四組并等。單根電加熱管的電阻值計算公式如下R=3U2P---(2)]]>式中R—每根電加熱管的電阻值，單位為ΩU—發(fā)電機輸出電壓，單位為VP—每組電加熱器的功率，單位為W根據(jù)式(2)可算出1kW、2kW、3kW、5kW電加熱器中單根電加熱管的電阻值分別為39.675Ω、19.8375Ω、13.225Ω、7.935Ω。在實際加工過程中將每根電加熱管的電阻精度控制在±5％以內(nèi)即可。
如圖2所示，本發(fā)明的面板控制與顯示5主要由復(fù)位按鈕5-1、啟動按鈕5-2、阻性/感性負載轉(zhuǎn)換按鈕5-3、手動/自動轉(zhuǎn)換按鈕5-4、手動加載分檔控制按鈕5-5、發(fā)光二極管顯示5-6、接口電路5-7組成，復(fù)位按鈕5-1、啟動按鈕5-2、阻性/感性負載轉(zhuǎn)換按鈕5-3、手動/自動轉(zhuǎn)換按鈕5-4、手動加載分檔控制按鈕5-5及發(fā)光二極管顯示5-6均通過接口電路5-7與控制器3相接，受控制器3的控制，使系統(tǒng)既可以手動加載，還可以自動加載，由手動/自動開關(guān)予以選擇，方便操作與調(diào)試。以上各控制開關(guān)有效時均有指示，同時還設(shè)有錯誤、阻性、感性以及各功率開關(guān)的開啟等狀態(tài)顯示，使操作人員對系統(tǒng)當(dāng)前運行狀態(tài)一目了然。
如圖3所示，本發(fā)明的溫度檢測與報警電路6主要由溫度傳感器6-1、放大器6-2、比較電路6-3、設(shè)定溫度6-4、報警器6-5、功率開關(guān)6-7、溫度顯示6-8組成，溫度傳感器6-1實時檢測水箱內(nèi)的溫度并予以顯示，預(yù)先設(shè)定溫度上限值，一旦水箱溫度超過上限值(如+80℃)，比較器6-3輸出信號，立即切斷所有負載并報警，確保電加熱器負載2使用安全。
如圖4所示，本發(fā)明的系統(tǒng)控制軟件流程為自動加載運行時，本發(fā)明的操作受上位控制機4控制，上位控制機4輸出到本發(fā)明系統(tǒng)中控制器3的指令碼為每次8位數(shù)據(jù)，采用串行方式傳送，其指令碼對應(yīng)的操作內(nèi)容見表1。當(dāng)單片機控制器3接收到上位控制機4的指令碼時，依次判別是否為表1所列數(shù)據(jù)，若是則按相應(yīng)的操作內(nèi)容執(zhí)行；若不是則繼續(xù)取指令碼。當(dāng)指令碼為001～150時，系統(tǒng)加阻性負載，其指令碼即為加載功率數(shù)，分辨力為1kW。阻性/感性負載切換由面板控制和顯示5的面板上手動開關(guān)在開機前予以設(shè)定。進入手動操作程序時，控制器3不斷檢測面板開關(guān)的狀態(tài)，當(dāng)面板上的手動開關(guān)按下時，執(zhí)行相應(yīng)的加載操作。
表1為本發(fā)明在自動加載時上位控制機給出的控制碼

權(quán)利要求
1.飛機發(fā)電機加載系統(tǒng)，其特征在于它由功率分檔繼電器、控制器、電加熱器負載、上位控制機或面板控制和顯示部分組成，控制器的輸出信號送入功率分檔繼電器，使其輸出的分檔功率送至電加熱器負載；同時來自于上位控制機或面板控制與顯示信號分別接至控制器的輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機發(fā)電機加載系統(tǒng)，其特征在于還包括能自動切斷負載功能的溫度檢測與報警部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的飛機發(fā)電機加載系統(tǒng)，其特征在于自動加載時，其加載數(shù)據(jù)及控制指令來自上位控制機；手動加載時，其加載數(shù)據(jù)受面板控制與顯示的面板開關(guān)控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的飛機發(fā)電機加載系統(tǒng)，其特征在于所述的電加熱器負載為三相115V、400Hz電加熱器，其單相功率分辨率為1kW，阻性負載功率從1～150kW連續(xù)可調(diào)，它還可與大電流的三相電感器相串接組成90kW(功率因數(shù)0.75)和150kW(功率因數(shù)0.75)的感性負載。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的飛機發(fā)電機加載系統(tǒng)，其特征在于所述的電加熱負載放入一個不銹鋼水箱，水箱通過自來水冷卻，水箱中放有防水垢元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機發(fā)電機加載系統(tǒng)，其特征在于所述的功率分檔繼電器采用交流接觸器，并將功率分為1kW、2kW、3kW、5kW、10kW、20kW、40kW、75kW共8檔，每檔功率均設(shè)置一控制開關(guān)，控制開關(guān)的開啟/關(guān)閉狀態(tài)由單片機控制器控制。
全文摘要
飛機發(fā)電機加載系統(tǒng)為飛機發(fā)電機檢測提供一種模擬負載，在對飛機恒速傳動裝置、集成驅(qū)動發(fā)電機及發(fā)電機的測試過程中，大多數(shù)測試項目均是在發(fā)電機加上負載的情況下完成測試工作的。本發(fā)明是由控制器、功率分檔繼電器、電加熱器負載、面板控制及顯示、溫度檢測與報警、冷卻水箱及除水垢器、發(fā)電機、上位控制機組成。本發(fā)明與一般的大功率模擬加載系統(tǒng)不同，它具有自動加載和手動加載功能，負載功率分辨率為1kW，阻性負載功率從1～150kW連續(xù)可調(diào)，還具有90kW(功率因數(shù)0.75)和150kW(功率因數(shù)0.6)的感性負載，同時具有體積小，噪聲低，使用壽命長，可靠性高的優(yōu)點。
文檔編號H02H5/04GK1553565SQ0312357
公開日2004年12月8日 申請日期2003年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月29日
發(fā)明者唐小萍, 王肇志, 羅正全, 劉業(yè)異, 田宏, 余國彬, 趙立新 申請人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所