液壓系統地面模擬試驗交流電源控制系統的設計與實現

李雪松

摘 要：該文根據某型民用飛機液壓系統地面模擬試驗的要求，設計了一套模擬交流電源控制系統，文中對該控制系統的工作原理進行了分析，介紹了其總體方案、控制系統設計原理圖、軟件設計以及上位機軟件界面等內容，結果表明，該系統具有良好的控制性能。

關鍵詞：模擬電源 控制系統 液壓系統

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

液壓系統地面模擬試驗是民用飛機研制過程中一項重要的試驗項目，而模擬交流電源控制系統是在試驗中用于模擬飛機發電機供電的地面試驗設備，是液壓系統地面模擬試驗中不可或缺的設備。本文根據某型民用飛機液壓系統地面模擬試驗的要求，設計了一套液壓系統地面模擬試驗交流電源控制系統。

1 功能概述

試驗模擬交流電源在民用飛機地面模擬試驗中代替機上真實電源系統，為液壓系統提供交流供電，具備過載、短路保護、參數顯示和頻率可調等功能，可在真實電源不具備的情況下，模擬飛機供配電系統的各種典型故障，且具有遠程控制接口，可通過試驗總控計算機進行現場遠程控制。

液壓系統地面模擬試驗所需的試驗模擬交流電源，主要由供電設備和交流電源控制系統組成。供配電設備包括2臺115 V/200 V寬頻交流電源，分別模擬飛機左、右發電機，2臺交流電源由液壓配電柜提供380 V的輸入，見圖1。交流電源控制系統作為模擬交流電源中的核心設備，它的主要功能如下：

（1）顯示電流、電壓和頻率數值，可保存和數據回放；

（2）每一路供電通道都有狀態指示；

（3）能直接控制供電通道通斷和交流電源左、右的切換；

（4）能夠對交流電源和供電通道進行本地和遠程控制；

（5）整個控制回路的通斷和切換響應時間可根據實際需要進行時間限制設定；

（6）具備模擬機上電源系統故障試驗的能力，比如左或右發電機失效、單發電機模式、應急模式等；

（7）能夠與上位機和左、右交流電源進行通訊。

2 交流電源控制系統設計

針對交流電源控制系統上述提出的主要功能，進行詳細設計和研究。設計原理圖見圖2。

2.1 參數顯示

左、右交流電源輸入，可選用三相綜合電能表，對電壓、頻率和電流進行直觀的顯示，方便對系統狀態的了解。圖2中，K1和D1實現對整個左供電通道的通道通斷和安全保護的作用。

2.2 通道通斷

對液壓用戶的需求進行區別，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，采用電子開關和斷路器相結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分別為電子開關和斷路器，在系統進行自動控制時，D3斷開，由PLC控制模塊發出指令，K3接受控制信號進行對通道的通斷，在無需自動控制時，可關閉K3，或K3出現故障時，閉合D3手動進行通斷。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，對其進行保護。

2.3 通道切換

交流電源控制系統左、右電源供電通道的切換，通過在原有的設計上，再并聯1個電子開關，連接到另外一路供電通道上。還以K3、D3為例，并聯上K4電子開關，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）進行切換時，由PLC控制模塊發出指令，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了并機現象，會燒毀電源及液壓用戶等設備。為了解決這種情況，需要在硬件和軟件上進行設計，使得K3和K4互斥，D3則需要操作人員進行手動設置。

2.4 真實電源切換

液壓用戶需要接入真實電源時，也設計成手動和自動兩種方式。以真實電源左為例，斷開K1和D1，可用K2和D2對真實電源左供電進行通斷控制。

2.5 本地控制和遠程控制

本地控制選用PLC模塊控制，在設計交流電源控制系統本地和遠程控制時，需要設計本地和遠程的優先級問題。這樣可以避免本地和遠程同時控制時所出現的邏輯混亂問題。至于優先級可以根據現場實際情況進行設定。

2.6 機上故障模擬

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的組合通斷和通道切換，考慮上延遲時間，就可以實現模擬機上電源系統故障試驗，以左發電機失效為例，模擬流程是，D3斷開，K1和D1通，K3通，此時，根據故障時間，定時斷開K3，接通K4。需要考慮的時間有，飛機上左、右電源匯流條切換所需的時間，電子開關K3和K4切換所需的時間，這樣就完成了一次左發電機失效的故障試驗。右發電機失效可參照左發電機失效。

3 上位機軟件設計

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交流電源控制系統軟件主要的工作流程如圖3所示。

軟件界面的設計需充分考慮人機優化工程，可以包括系統運行主界面，配置參數界面，通斷功能界面、通道切換功能界面、故障模擬試驗界面等。

4 結語

試驗設備的研制是飛機研制過程中的重要環節。該文針對民用飛機液壓系統地面模擬試驗的需求，提出了模擬電源的總體方案，著重對交流電源控制系統提出了設計原理和軟件設計流程，并將此應用于某型民用飛機液壓系統地面模擬試驗中，使得液壓系統地面模擬試驗能夠很好的開展，滿足了試驗中液壓用戶對交流電源控制系統的要求。

參考文獻

[1] 《飛機設計手冊》總編委會.飛機設計手冊16-電氣系統設計[M].北京：航空工業出版社，2000.endprint