液壓系統(tǒng)地面模擬試驗(yàn)交流電源控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

李雪松

摘 要：該文根據(jù)某型民用飛機(jī)液壓系統(tǒng)地面模擬試驗(yàn)的要求，設(shè)計(jì)了一套模擬交流電源控制系統(tǒng)，文中對該控制系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行了分析，介紹了其總體方案、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖、軟件設(shè)計(jì)以及上位機(jī)軟件界面等內(nèi)容，結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有良好的控制性能。

關(guān)鍵詞：模擬電源 控制系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（c）-0056-02

液壓系統(tǒng)地面模擬試驗(yàn)是民用飛機(jī)研制過程中一項(xiàng)重要的試驗(yàn)項(xiàng)目，而模擬交流電源控制系統(tǒng)是在試驗(yàn)中用于模擬飛機(jī)發(fā)電機(jī)供電的地面試驗(yàn)設(shè)備，是液壓系統(tǒng)地面模擬試驗(yàn)中不可或缺的設(shè)備。本文根據(jù)某型民用飛機(jī)液壓系統(tǒng)地面模擬試驗(yàn)的要求，設(shè)計(jì)了一套液壓系統(tǒng)地面模擬試驗(yàn)交流電源控制系統(tǒng)。

1 功能概述

試驗(yàn)?zāi)M交流電源在民用飛機(jī)地面模擬試驗(yàn)中代替機(jī)上真實(shí)電源系統(tǒng)，為液壓系統(tǒng)提供交流供電，具備過載、短路保護(hù)、參數(shù)顯示和頻率可調(diào)等功能，可在真實(shí)電源不具備的情況下，模擬飛機(jī)供配電系統(tǒng)的各種典型故障，且具有遠(yuǎn)程控制接口，可通過試驗(yàn)總控計(jì)算機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場遠(yuǎn)程控制。

液壓系統(tǒng)地面模擬試驗(yàn)所需的試驗(yàn)?zāi)M交流電源，主要由供電設(shè)備和交流電源控制系統(tǒng)組成。供配電設(shè)備包括2臺115 V/200 V寬頻交流電源，分別模擬飛機(jī)左、右發(fā)電機(jī)，2臺交流電源由液壓配電柜提供380 V的輸入，見圖1。交流電源控制系統(tǒng)作為模擬交流電源中的核心設(shè)備，它的主要功能如下：

（1）顯示電流、電壓和頻率數(shù)值，可保存和數(shù)據(jù)回放；

（2）每一路供電通道都有狀態(tài)指示；

（3）能直接控制供電通道通斷和交流電源左、右的切換；

（4）能夠?qū)涣麟娫春凸╇娡ǖ肋M(jìn)行本地和遠(yuǎn)程控制；

（5）整個控制回路的通斷和切換響應(yīng)時間可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行時間限制設(shè)定；

（6）具備模擬機(jī)上電源系統(tǒng)故障試驗(yàn)的能力，比如左或右發(fā)電機(jī)失效、單發(fā)電機(jī)模式、應(yīng)急模式等；

（7）能夠與上位機(jī)和左、右交流電源進(jìn)行通訊。

2 交流電源控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

針對交流電源控制系統(tǒng)上述提出的主要功能，進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)和研究。設(shè)計(jì)原理圖見圖2。

2.1 參數(shù)顯示

左、右交流電源輸入，可選用三相綜合電能表，對電壓、頻率和電流進(jìn)行直觀的顯示，方便對系統(tǒng)狀態(tài)的了解。圖2中，K1和D1實(shí)現(xiàn)對整個左供電通道的通道通斷和安全保護(hù)的作用。

2.2 通道通斷

對液壓用戶的需求進(jìn)行區(qū)別，分需要控制通道通斷和不需控制通道通道的兩種。需要控制通道通斷的用戶，采用電子開關(guān)和斷路器相結(jié)合的方式作為手動和自動控制策略，這樣對于重要用戶而言，可靠性大大提高。圖2中，K3和D3分別為電子開關(guān)和斷路器，在系統(tǒng)進(jìn)行自動控制時，D3斷開，由PLC控制模塊發(fā)出指令，K3接受控制信號進(jìn)行對通道的通斷，在無需自動控制時，可關(guān)閉K3，或K3出現(xiàn)故障時，閉合D3手動進(jìn)行通斷。此外，每一個液壓用戶的輸入端都按照自身特性配置斷路器，以防電流過大等異常情況，對其進(jìn)行保護(hù)。

2.3 通道切換

交流電源控制系統(tǒng)左、右電源供電通道的切換，通過在原有的設(shè)計(jì)上，再并聯(lián)1個電子開關(guān)，連接到另外一路供電通道上。還以K3、D3為例，并聯(lián)上K4電子開關(guān)，并接到交流電源（右）上，在液壓用戶需要從交流電源（左）向交流電源（右）進(jìn)行切換時，由PLC控制模塊發(fā)出指令，先斷開K3，再接通K4即可。需要注意的一種特殊情況是，若K3、K4和D3同時開通，這樣，兩臺交流電源就出現(xiàn)了并機(jī)現(xiàn)象，會燒毀電源及液壓用戶等設(shè)備。為了解決這種情況，需要在硬件和軟件上進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得K3和K4互斥，D3則需要操作人員進(jìn)行手動設(shè)置。

2.4 真實(shí)電源切換

液壓用戶需要接入真實(shí)電源時，也設(shè)計(jì)成手動和自動兩種方式。以真實(shí)電源左為例，斷開K1和D1，可用K2和D2對真實(shí)電源左供電進(jìn)行通斷控制。

2.5 本地控制和遠(yuǎn)程控制

本地控制選用PLC模塊控制，在設(shè)計(jì)交流電源控制系統(tǒng)本地和遠(yuǎn)程控制時，需要設(shè)計(jì)本地和遠(yuǎn)程的優(yōu)先級問題。這樣可以避免本地和遠(yuǎn)程同時控制時所出現(xiàn)的邏輯混亂問題。至于優(yōu)先級可以根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)定。

2.6 機(jī)上故障模擬

通過PLC控制模塊對多組液壓用戶供電通道上的斷路器和電子開關(guān)的組合通斷和通道切換，考慮上延遲時間，就可以實(shí)現(xiàn)模擬機(jī)上電源系統(tǒng)故障試驗(yàn)，以左發(fā)電機(jī)失效為例，模擬流程是，D3斷開，K1和D1通，K3通，此時，根據(jù)故障時間，定時斷開K3，接通K4。需要考慮的時間有，飛機(jī)上左、右電源匯流條切換所需的時間，電子開關(guān)K3和K4切換所需的時間，這樣就完成了一次左發(fā)電機(jī)失效的故障試驗(yàn)。右發(fā)電機(jī)失效可參照左發(fā)電機(jī)失效。

3 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

為達(dá)到軟件的可移植性、可靠性和通用性，軟件開發(fā)平臺的選用至關(guān)重要，一個好的軟件開發(fā)環(huán)境能夠保證不同平臺及操作系統(tǒng)之間的可移植性，降低開發(fā)難度。可采用C++Builder可視化集成開發(fā)工具，它具有一個專業(yè)C++開發(fā)環(huán)境所能提供的全部功能：快速、高效、靈活的編譯器優(yōu)化，逐步連接，CPU透視，命令行工具等。實(shí)現(xiàn)了可視化的編程環(huán)境和功能強(qiáng)大的編程語言的完美結(jié)合。

交流電源控制系統(tǒng)軟件主要的工作流程如圖3所示。

軟件界面的設(shè)計(jì)需充分考慮人機(jī)優(yōu)化工程，可以包括系統(tǒng)運(yùn)行主界面，配置參數(shù)界面，通斷功能界面、通道切換功能界面、故障模擬試驗(yàn)界面等。

4 結(jié)語

試驗(yàn)設(shè)備的研制是飛機(jī)研制過程中的重要環(huán)節(jié)。該文針對民用飛機(jī)液壓系統(tǒng)地面模擬試驗(yàn)的需求，提出了模擬電源的總體方案，著重對交流電源控制系統(tǒng)提出了設(shè)計(jì)原理和軟件設(shè)計(jì)流程，并將此應(yīng)用于某型民用飛機(jī)液壓系統(tǒng)地面模擬試驗(yàn)中，使得液壓系統(tǒng)地面模擬試驗(yàn)?zāi)軌蚝芎玫拈_展，滿足了試驗(yàn)中液壓用戶對交流電源控制系統(tǒng)的要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 《飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊》總編委會.飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊16-電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：航空工業(yè)出版社，2000.endprint