機(jī)翼電防冰加熱時序的一種實現(xiàn)方法

姬盼盼 戰(zhàn)京景 胡春枝 姚鑒峰

摘? 要：文章采用在定周期內(nèi)各個加熱負(fù)載交替接通的方法控制加熱，該情況下產(chǎn)生的疊加電流比同時接通所有加熱負(fù)載產(chǎn)生的電流小很多。該方法減小了電防冰控制器接通加熱負(fù)載對電網(wǎng)的沖擊。

關(guān)鍵詞：占空比;電防冰;交替接通

中圖分類號：V244.15 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）17-0103-02

Abstract： In this paper， the heating is controlled by the method of alternately turning on each heating load in a fixed period. In this case， the superposition current generated is much smaller than that produced by turning on all the heating loads at the same time. This method reduces the impact of the electric anti-icing controller on the heating load on the power grid.

Keywords： duty cycle; electric anti-icing; alternating turn-on

引言

飛機(jī)在寒冷、潮濕的空氣中飛行，機(jī)翼前緣可能有不同程度的結(jié)冰。如果飛機(jī)部件沒有防/除冰措施，那么這些部件的結(jié)冰可導(dǎo)致飛機(jī)氣動特性和操穩(wěn)特性的嚴(yán)重惡化，并最終對飛行安全產(chǎn)生嚴(yán)重影響[1]。電熱系統(tǒng)一般采用電加熱原件作為熱源，目前在機(jī)翼等大組件也開始得以應(yīng)用。隨著飛機(jī)多電系統(tǒng)的發(fā)展，機(jī)翼電熱系統(tǒng)是一種發(fā)展趨勢[2]。

1 機(jī)翼電防冰控制器

1.1 機(jī)翼電防冰加熱時序

機(jī)翼電防冰控制器同時采集8路溫度傳感器信號，經(jīng)邏輯運(yùn)算后控制加熱單元AC230V交流電的通斷實現(xiàn)機(jī)翼電防除冰功能。從硬件設(shè)計上機(jī)翼電防冰控制器采用24個加熱通道。

電防冰控制器采用控制占空比的方式，接通、斷開加熱負(fù)載，實現(xiàn)溫度控制。控制器根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)溫度Ttarget與溫度傳感器反饋溫度Treal差值ΔT調(diào)整占空比，ΔT越大占空比越高，反之越低。

1.2 加熱占空比算法

按占空比的接通時間，同時接通所有加熱負(fù)載，按照占空比的斷開時間，同時斷開所有加熱負(fù)載。同時接通加熱負(fù)載產(chǎn)生大的電流，會對機(jī)上供電網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生大的負(fù)擔(dān)。

在定周期內(nèi)各個加熱負(fù)載交替接通的方法控制加熱，該情況下產(chǎn)生的疊加電流會比同時接通所有加熱負(fù)載產(chǎn)生的電流小很多。

使用MATLAB進(jìn)行仿真，按占空比的接通時間，同時接通24個加熱負(fù)載，按照占空比的斷開時間，同時斷開24個加熱負(fù)載。同一時刻，所有負(fù)載均接通，24個負(fù)載同時接通后，電流幅值是單個負(fù)載電流值的24倍。同時接通加熱負(fù)載產(chǎn)生大的電流，接通和斷開交替處，電流變化大，會對機(jī)上供電網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生大的負(fù)擔(dān)。

為減小加熱電流，采用交替加熱的方法實現(xiàn)占空比加熱除冰控制。控制負(fù)載按占空比交替接通方法：24個負(fù)載加熱，加熱周期T為2s。在不同溫度下，24個加熱負(fù)載按照相應(yīng)占空比交替通電加熱工作。圖1顯示了1個周期T（2s）內(nèi)，按70%占空比控制24個負(fù)載交替加熱時序圖情況，前24條曲線分別為24個負(fù)載的加熱時序圖，第25條曲線為24個負(fù)載加熱時序電流幅值疊加效果曲線。1個周期T內(nèi)24個負(fù)載交替接通情況下的電流疊加情況比同時接通24個負(fù)載產(chǎn)生的電流小很多。大大降低了防冰控制器對電網(wǎng)的沖擊。

依據(jù)加熱占空比，軟件程序計算出每個負(fù)載區(qū)域在周期T內(nèi)的加熱起始時間和終止時間。在起始時間和終止時間范圍內(nèi)，控制各個負(fù)載加熱信號的接通。

機(jī)翼防冰控制器控制負(fù)載按占空比依次接通示意圖，如圖2所示，圖中以5個負(fù)載為例示意了負(fù)載交替依次接通的時序。占空比為0時，5個負(fù)載交替接通一個循環(huán)，用時間為0;占空比為100%時，5個負(fù)載交替接通一個循環(huán)，用時為5T。

假設(shè)占空比Rate，接通時長ΔT=Rate*T，負(fù)載序號為j（j范圍為[0，23]）。

當(dāng)區(qū)間[j*ΔT，（j+1）*ΔT]在區(qū)間[i*T，（i+1）*ΔT]時，其中i范圍為[0，23]，第j號負(fù)載的接通時間為[j*ΔT%T，（j+1）*ΔT%T]。如圖2中負(fù)載0、1、3、4情況所示。

當(dāng)區(qū)間[j*ΔT，（j+1）*ΔT]不在區(qū)間[i*T，（j+1）*ΔT]，其中i范圍為[0，23]，j*ΔT≤i*T，并且（j+1）*ΔT>（j+1）*ΔT時，第j號負(fù)載的接通時間為[（j+1）*ΔT%T，T]和[0，j*ΔT%T]。如圖2所示負(fù)載按占空比依次接通情況。

2 結(jié)束語

本文詳細(xì)描述了機(jī)翼電防冰系統(tǒng)中，為了降低接通電流，防冰控制器采用交替接通24個加熱負(fù)載的方法。該交替接通算法，已經(jīng)應(yīng)用到了實際產(chǎn)品中。對以后電除冰的控制具有一定的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]王真，蔣紅娜.飛機(jī)防冰系統(tǒng)及其技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J].中國科技信息，2017（13）：56-59.

[2]胡琪，黃安平，孫濤，等.淺析：機(jī)翼防/除冰技術(shù)研究進(jìn)展[J].科技導(dǎo)報，2018，7（33）：114-119.

[3]史獻(xiàn)林.機(jī)翼防冰自動作動功能的邏輯設(shè)計及驗證[J].民用飛機(jī)設(shè)計與研究，2014（3）：92-95.