直升機交流電源系統用檢測裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種直升機交流電源系統用檢測裝置，該檢測裝置包括：拖動系統，用于與直升機交流電源系統的交流電機連接以帶動交流電機工作；負載系統，用于模擬直升機交流電源系統工作承載的各種負載；控制與數采系統，與拖動系統及負載系統均通信連接，用于輸出控制信號分別控制拖動系統、負載系統及直升機交流電源系統以模擬直升機交流電源系統的工作狀態并實時采集各類檢測信號以對直升機交流電源系統進行性能檢測。本發明能進行全面檢測，集成度高，可以經一套檢測裝置對直升機交流電源系統、交流電機、控制裝置及電流互感器進行檢測，且根據測試要求，能進行開環和閉環檢測，手動和自動檢測，具有試驗全過程的自動分析處理能力。
【專利說明】
直升機交流電源系統用檢測裝置
技術領域
[0001]本發明涉及直升機電子附件領域，特別地，涉及一種直升機交流電源系統用檢測
目.0
【背景技術】
[0002]直升機交流電源系統由交流電機、控制裝置和電流互感器組成，其向飛機電網輸出交流電，供機載設備使用。主要功能有兩個:一是穩態調節功能，另一個是故障保護功能。
[0003]某型直升機的交流電源系統在研制、試驗、交付過程中需對系統、交流電機、控制裝置以及電流互感器進行數據檢測。該交流電源系統功能復雜，需要檢測的數據多、精度要求高。而現有常規的檢測裝置存在以下問題:I)、系統集成度低，交流電源系統、交流發電機、控制盒和電流互感器各需要一套檢測設備，設備多，效率低、費用高；2)、可檢測的數據少，僅能做常規的功能檢測，無法滿足該交流電源系統的需求;3)、檢測過程復雜，無法直接檢測交流電源系統的故障保護功能，只能通過對控制裝置保護功能的檢測來間接實現;4)、檢測精度低，數據只在某一特定的小區間內才有較高的精度，其他區間的數據檢測精度較低，無法滿足該交流電源系統的需求。
【發明內容】
[0004]本發明提供了一種直升機交流電源系統用檢測裝置，以解決現有的直升機交流電源系統的數據檢測集中度低、檢測過程復雜且檢測精度低的技術問題。
[0005]本發明采用的技術方案如下:
[0006]—種直升機交流電源系統用檢測裝置，用于對直升機交流電源系統進行數據檢測，本發明檢測裝置包括:
[0007]拖動系統，用于與直升機交流電源系統的交流電機連接以帶動交流電機工作；
[0008]負載系統，用于模擬直升機交流電源系統工作承載的各種負載；
[0009]控制與數采系統，與拖動系統及負載系統均通信連接，用于輸出控制信號分別控制拖動系統、負載系統及直升機交流電源系統以模擬直升機交流電源系統的工作狀態并實時采集各類檢測信號以對直升機交流電源系統進行性能檢測。
[0010]進一步地，控制與數采系統包括:
[0011 ]信號采樣輸入單元，用于采集直升機交流電源系統的各類檢測信號；
[0012]信號調理單元，連接信號采樣輸入單元，用于將信號采樣輸入單元輸出的各類檢測信號經信號調理轉換后傳遞給工控機；
[0013]工控機，工控機內設有性能參數測試模塊，用于接收信號調理單元輸出的信號并進行相應數據處理以檢測直升機交流電源系統的產品性能；
[0014]指令執行單元，與工控機通訊連接，用于根據工控機的控制信號調節直升機交流電源系統的工作狀態。
[0015]進一步地，指令執行單元包括:
[0016]通訊電路，與工控機的端口通訊；
[0017]微處理器，與通訊電路連接，經通訊電路接收工控機的控制信號；
[0018]開關量輸出電路，用于將微處理器的數字輸出信號轉換為控制指令驅動切換繼電器組對直升機交流電源系統進行控制。
[0019]進一步地，工控機的輸出端連接有模擬量輸出板卡，模擬量輸出板卡連接測試信號裝置，測試信號裝置在模擬量輸出板卡的驅動下生成交流電源模擬故障信號，交流電源模擬故障信號經切換繼電器組輸入至直升機交流電源系統以進行故障保護檢測。
[0020]進一步地，工控機內設有拖動臺操作監控模塊，用于驅動拖動系統工作并對拖動系統進行在線監控。
[0021]進一步地，拖動系統包括依次連接的調速裝置、拖動電機、連軸器及增速箱，調速裝置接收工控機的指令工作進而帶動拖動電機、連軸器及增速箱輸出，還包括對拖動系統進行冷卻潤滑的潤滑散熱系統。
[0022]進一步地，工控機內設有負載調度監控模塊，用于按照測試要求手動或者自動對負載系統進行加、卸載控制并對負載系統進行在線監控。
[0023]進一步地，負載系統包括與交流電機輸出端連接且用于模擬直升機上各種用電設備的第一負載柜、與交流電機副勵磁機連接用于測試副勵磁機帶載能力的第二負載柜。
[0024]進一步地，信號采樣輸入單元基于分段檢測技術，根據被采樣信號所處的量程區間驅動相應的傳感器采樣以滿足各區間的采樣精度。
[0025]進一步地，工控機內設有計量模塊，用于對傳感器的采集精度實施計量，根據計量結果，修改相應采樣通道的配置參數。
[0026]本發明具有以下有益效果:
[0027]本發明直升機交流電源系統用檢測裝置，通過設置拖動系統以帶動交流電機工作，負載系統以模擬直升機交流電源系統工作承載的各種負載，且通過控制與數采系統控制輸出控制信號分別控制拖動系統、負載系統以及直升機交流電源系統以模擬直升機交流電源系統的工作狀態并實時采集各類檢測信號以對直升機交流電源系統進行性能檢測，能對直升機交流電源系統進行全面檢測，集成度高，可以經一套檢測裝置對直升機交流電源系統、交流電機、控制裝置及電流互感器進行檢測，且根據測試要求，能對交流電源系統進行開環和閉環檢測，對交流電機進行手動和自動檢測，具有試驗全過程(包括穩態和瞬態過程)的自動分析處理能力，系統集成度高、功能全面、檢測參數精度高。
[0028]除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本發明還有其它的目的、特征和優點。下面將參照附圖，對本發明作進一步詳細的說明。
【附圖說明】
[0029]構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0030]圖1是本發明優選實施例直升機交流電源系統用檢測裝置的結構方框示意圖；
[0031]圖2是本發明優選實施例中控制與數采系統的結構方框示意圖；
[0032]圖3是本發明優選實施例中拖動系統的結構方框示意圖；
[0033]圖4是本發明優選實施例檢測裝置與直升機交流電源系統結合的結構示意圖；
[0034]圖5是本發明優選實施例中工控機內置模塊的結構示意圖；
[0035]圖6是本發明優選實施例切換繼電器組中過壓保護繼電器組合的結構示意圖；
[0036]圖7是本發明優選實施例切換繼電器組中缺相保護繼電器組合的結構示意圖。
[0037]附圖標記說明:
[0038]10、拖動系統；11、調速裝置;12、拖動電機；
[0039]13、連軸器;14、增速箱；15、潤滑散熱系統；
[0040]20、負載系統；
[0041]30、控制與數采系統；
[0042]31、信號采樣輸入單元;32、信號調理單元;33、工控機;331、性能參數測試模塊；
[0043]332、拖動臺操作監控模塊;333、負載調度監控模塊;334、計量模塊；
[0044]34、指令執行單元;35、通訊電路;36、模擬量輸出板卡；
[0045]37、測試信號裝置;38、切換繼電器組。
【具體實施方式】
[0046]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。
[0047]本發明的優選實施例提供了一種直升機交流電源系統用檢測裝置，用于對直升機交流電源系統進行數據檢測，以滿足直升機交流電源系統的性能測試，有力保證產品的研制、試驗及交付。參照圖1，本實施例檢測裝置包括:拖動系統10，用于與直升機交流電源系統的交流電機連接以帶動交流電機工作；負載系統20，用于模擬直升機交流電源系統工作承載的各種負載;控制與數采系統30，與拖動系統10及負載系統20均通信連接，用于輸出控制信號分別控制拖動系統10、負載系統20及直升機交流電源系統以模擬直升機交流電源系統的工作狀態并實時采集各類檢測信號以對直升機交流電源系統進行性能檢測。
[0048]本實施例通過設置拖動系統以帶動交流電機工作，負載系統以模擬直升機交流電源系統工作承載的各種負載，且通過控制與數采系統控制輸出控制信號分別控制拖動系統、負載系統以及直升機交流電源系統以模擬直升機交流電源系統的工作狀態并實時采集各類檢測信號以對直升機交流電源系統進行性能檢測，能對直升機交流電源系統進行全面檢測，集成度高，可以經一套檢測裝置對直升機交流電源系統、交流電機、控制裝置及電流互感器進行檢測，且根據測試要求，能對交流電源系統進行開環和閉環檢測，對交流電機進行手動和自動檢測，具有試驗全過程(包括穩態和瞬態過程)的自動分析處理能力，系統集成度高、功能全面、檢測參數精度高。
[0049]本實施例控制與數采系統30采用工控機與單片機相結合的數字電子控制系統，參照圖2，其包括:
[0050]信號采樣輸入單元31，用于采集直升機交流電源系統的各類檢測信號;具體地，各類檢測信號包括:I)、開關量信號:譬如直升機的啟動、停車、保護等開關量信號;本實施例各開關量信號用于模擬直升機中央控制器的控制過程;2)、模擬量信號:包括電流、電壓及溫度信號，其中，電流、電壓需要采用互感器或霍爾傳感器檢測交流電機、控制裝置及互感器對應的電壓、電流，溫度采用熱電阻溫度傳感器檢測本實施例檢測裝置的工作溫度;3)、頻率量信號:包括轉速及電壓頻率，轉速采用磁電式轉速傳感器檢測交流電機的轉速，電壓頻率信號采用電壓信號或霍爾傳感器的信號檢測交流電機、控制裝置及互感器對應的電壓頻率。
[0051]信號調理單元32，連接信號采樣輸入單元31，用于將信號采樣輸入單元31輸出的各類檢測信號經信號調理轉換后傳遞給工控機33;本實施例中，信號調理單元32將各類檢測信號轉換為輸入板卡要求的標準信號并導入工控機33并將工控機輸出的數字信號轉換為繼電器要求的電信號。信號調理單元32包括模擬量信號調理模塊及頻率量信號調理模塊，其中，模擬量信號調理模塊用于將模擬量輸入信號變成O?5V(或-5V?5V)的標準信號，包括電壓、電流及溫度信號調理，其中，信號調理部分與信號傳感部分均進行了物理隔離，保證了系統的可靠與安全;頻率量信號調理模塊用于將頻率量輸入信號變成5V的標準方波信號，頻率量信號調理包括轉速信號、交流電機輸出信號及副勵磁輸出信號等的調理。頻率量信號調理采用現有的成熟電路，其主要特點是過零比較及濾波處理。
[0052]工控機33，工控機33內設有性能參數測試模塊331，用于接收信號調理單元32輸出的信號并進行相應數據處理以檢測直升機交流電源系統的產品性能。本實施例工控機33通過內置程序自動進行信號采集、且輸出指令給指令執行單元34進行工作狀態切換及負載切換等調整，本實施例中，性能參數測試模塊331用于按照有關技術要求對產品(譬如:控制裝置、交流電機、互感器)進行測試。信號采樣輸入單元31實時采集被試產品的相關參數，通過網絡傳給工控機33，由工控機33按要求進行數據處理，并將處理結果在顯示器上進行顯示。優選地，數據處理包括:對開關量信號進行回測，對模擬量信號和頻率量信號進行統計、計算(平均值、極值、傅里葉轉換等)，并和標準值比較，判斷產品是否合格。本實施例中，標準值由用戶輸入，檢測結果以圖表，曲線等方式顯示，并且能輸出打印，參照圖2，通過與工控機通信連接的顯示器或者打印機執行相應顯示及打印操作。
[0053]指令執行單元34，與工控機33通訊連接，用于根據工控機33的控制信號調節直升機交流電源系統的工作狀態。工控機系統最大的不足是沒有看門狗，在電源擾動及外部信號干擾情況下，程序可能會飛走，引起系統紊亂，造成檢測設備及試驗件的損壞。為提高檢測設備的可靠性，本實施例指令執行單元34采用了具有看門狗的單片機系統。裝有控制軟件的指令執行單元34包括:通訊電路35，與工控機33的端口通訊;微處理器，與通訊電路35連接，經通訊電路35接收工控機33的控制信號;開關量輸出電路，用于將微處理器的數字輸出信號轉換為控制指令驅動切換繼電器組38對直升機交流電源系統進行控制。
[0054]優選地，參照圖2，本實施例工控機33的輸出端連接有模擬量輸出板卡36，模擬量輸出板卡36連接測試信號裝置37，測試信號裝置37在模擬量輸出板卡36的驅動下生成交流電源模擬故障信號，交流電源模擬故障信號經切換繼電器組38輸入至直升機交流電源系統以進行故障保護檢測。直升機交流電源系統的故障保護功能，即當交流電源系統出現故障或者由于用電設備故障引起交流電源系統參數超標，交流電源系統應停止供電，同時斷開用電設備。正常工作時，交流電源系統輸出的是正常信號，無法檢測保護功能，同時交流電機在高速運轉時貿然將其置于故障狀態有較高的風險會對試驗件甚至試驗人員造成傷害。本實施例使用交流電源模擬故障信號，并通過繼電器組合切換將模擬的故障信號輸入交流電源系統，實現交流電源系統故障保護功能的檢測。由于交流電源系統輸出的是三相交流信號，從信號特性的相似性上，可以使用交流電源來模擬。進行保護檢測時，指令執行單元34通過接收工控機33的指令發出信號，切換繼電器組38將模擬故障信號輸入交流電源系統，此時交流電機仍然處于正常工作狀態，其輸出信號不作為保護判斷的依據。在進行保護功能檢測時，還需檢測保護時間。所有切換繼電器的一組輸出接5V監控信號，用來檢測保護時間或確認切換動作。
[0055]圖6示意出過壓保護的繼電器組合的結構示意圖，其采用四組輸出的繼電器:
[0056]控制信號:24V(指令執行單元34產生)；
[0057]第一組輸出:常閉引腳接5V，常開引腳接地；
[0058]其它三組輸出:常閉引腳接正常信號，常開引腳接故障信號。
[0059]5V監控信號用來測量保護時間。
[0060]圖7示意出缺相保護的繼電器組合的結構示意圖，其采用兩組輸出的繼電器:
[0061]控制信號:24V(指令執行單元34產生)；
[0062]第一組輸出:常閉引腳接5V，常開引腳接地；
[0063]第二組輸出:常閉引腳接正常信號，常開引腳懸空。
[0064]5V監控信號用來測量保護時間，原理如下:指令執行單元34接收工控機33的切換指令發出切換繼電器控制信號，工控機記錄第一組輸出O變到5V的時刻TI，接著記錄交流電源系統保護信號輸出的時刻T2，T2-T1即為保護時間。
[0065]參照圖3及圖4，本實施例拖動系統10包括依次連接的調速裝置11、拖動電機12、連軸器13及增速箱14，調速裝置11接收工控機33的指令工作進而帶動拖動電機12、連軸器13及增速箱14輸出，還包括對拖動系統1進行冷卻潤滑的潤滑散熱系統15。
[0066]優選地，工控機33內部軟件主程序模塊參見圖5，其中:
[0067]拖動臺操作監控模塊332，用于驅動拖動系統10工作并對拖動系統10進行在線監控。其管理工作主要包括拖動臺的啟動、停止、轉速給定，加、減速度設定，根據被試交流電機冷卻要求冷卻系統實施控制等。監控工作主要是對拖動臺以及冷卻系統運行狀態實施在線監控，實時顯示相關信息，一旦出現故障，自動給出告警信息，并自動采取措施，隔離故障。本實施例中，拖動系統10連接交流電機以帶動交流電機旋轉，當發生故障時，比如增速箱斷油、交流側缺相、過流、電機超速、冷卻風扇斷電等，能迅速切斷主回路，同時顯示報警區域以及故障點。故障未排除，電機不允許啟動。
[0068]負載調度監控模塊333，用于按照測試要求手動或者自動對負載系統20進行加、卸載控制并對負載系統20進行在線監控。當出現故障時，軟件報警。本實施例中，負載系統20包括與交流電機輸出端連接且用于模擬直升機上各種用電設備的第一負載柜、與交流電機副勵磁機連接用于測試副勵磁機帶載能力的第二負載柜。
[0069]優選地，本實施例信號采樣輸入單元31基于分段檢測技術，根據被采樣信號所處的量程區間驅動相應的傳感器采樣以滿足各區間的采樣精度。本實施例基于分段檢測技術，即將被采樣信號在全量程范圍內分為若干個區間，使用合適的采樣傳感器，可使信號在各區間內的采樣精度均滿足技術要求。優選地，工控機33還內置計量模塊334，用于對傳感器的采集精度實施計量，根據計量結果，修改相應采樣通道的配置參數。本實施例通過程序判斷被采樣信號所處的量程區間，控制繼電器的切換，將不同傳感器中的信號采樣至控制與數采系統，提高了全量程檢測精度。
[0070]優選地，本實施例工控機33還內置被試件狀態控制監控模塊，用于實時顯示交流電機副勵磁機電壓、副勵磁機頻率、副勵磁機電流、勵磁電流、勵磁電壓，發電機三相輸出電壓、電流和頻率等參數。優選地，通過攝像頭監視交流電機運行狀態。
[0071]以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種直升機交流電源系統用檢測裝置，用于對直升機交流電源系統進行數據檢測，其特征在于，所述檢測裝置包括: 拖動系統(10)，用于與所述直升機交流電源系統的交流電機連接以帶動所述交流電機工作； 負載系統(20)，用于模擬所述直升機交流電源系統工作承載的各種負載； 控制與數采系統(30)，與所述拖動系統(10)及所述負載系統(20)均通信連接，用于輸出控制信號分別控制所述拖動系統(10)、所述負載系統(20)及所述直升機交流電源系統以模擬所述直升機交流電源系統的工作狀態并實時采集各類檢測信號以對所述直升機交流電源系統進行性能檢測。2.根據權利要求1所述的直升機交流電源系統用檢測裝置，其特征在于， 所述控制與數采系統(30)包括: 信號采樣輸入單元(31 )，用于采集所述直升機交流電源系統的各類檢測信號； 信號調理單元(32)，連接所述信號采樣輸入單元(31)，用于將所述信號采樣輸入單元(31)輸出的各類檢測信號經信號調理轉換后傳遞給工控機(33); 工控機(33)，所述工控機(33)內設有性能參數測試模塊(331)，用于接收所述信號調理單元(32)輸出的信號并進行相應數據處理以檢測所述直升機交流電源系統的產品性能； 指令執行單元(34)，與所述工控機(33)通訊連接，用于根據所述工控機(33)的控制信號調節所述直升機交流電源系統的工作狀態。3.根據權利要求2所述的直升機交流電源系統用檢測裝置，其特征在于， 所述指令執行單元(34)包括: 通訊電路(35 )，與所述工控機(33)的端口通訊； 微處理器，與所述通訊電路(35)連接，經所述通訊電路(35)接收所述工控機(33)的控制信號； 開關量輸出電路，用于將所述微處理器的數字輸出信號轉換為控制指令驅動切換繼電器組(38)對所述直升機交流電源系統進行控制。4.根據權利要求2所述的直升機交流電源系統用檢測裝置，其特征在于， 所述工控機(33)的輸出端連接有模擬量輸出板卡(36)，所述模擬量輸出板卡(36)連接測試信號裝置(37)，所述測試信號裝置(37)在所述模擬量輸出板卡(36)的驅動下生成交流電源模擬故障信號，所述交流電源模擬故障信號經所述切換繼電器組(38)輸入至所述直升機交流電源系統以進行故障保護檢測。5.根據權利要求2所述的直升機交流電源系統用檢測裝置，其特征在于， 所述工控機(33)內設有拖動臺操作監控模塊(332)，用于驅動所述拖動系統(10)工作并對所述拖動系統(1)進行在線監控。6.根據權利要求5所述的直升機交流電源系統用檢測裝置，其特征在于， 所述拖動系統(I O)包括依次連接的調速裝置(11 )、拖動電機(I 2 )、連軸器(I 3)及增速箱(14)，所述調速裝置(11)接收所述工控機(33)的指令工作進而帶動所述拖動電機(12)、所述連軸器(13)及所述增速箱(14)輸出，還包括對所述拖動系統(10)進行冷卻潤滑的潤滑散熱系統(15)。7.根據權利要求2所述的直升機交流電源系統用檢測裝置，其特征在于， 所述工控機(33)內設有負載調度監控模塊(333)，用于按照測試要求手動或者自動對所述負載系統(20)進行加、卸載控制并對所述負載系統(20)進行在線監控。8.根據權利要求7所述的直升機交流電源系統用檢測裝置，其特征在于， 所述負載系統(20)包括與交流電機輸出端連接且用于模擬直升機上各種用電設備的第一負載柜、與交流電機副勵磁機連接用于測試所述副勵磁機帶載能力的第二負載柜。9.根據權利要求2所述的直升機交流電源系統用檢測裝置，其特征在于， 所述信號采樣輸入單元(31)基于分段檢測技術，根據被采樣信號所處的量程區間驅動相應的傳感器采樣以滿足各區間的采樣精度。10.根據權利要求9所述的直升機交流電源系統用檢測裝置，其特征在于， 所述工控機(33)內設有計量模塊(334)，用于對傳感器的采集精度實施計量，根據計量結果，修改相應采樣通道的配置參數。
【文檔編號】G01R31/34GK106093806SQ201610396641
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月7日 公開號201610396641.2, CN 106093806 A, CN 106093806A, CN 201610396641, CN-A-106093806, CN106093806 A, CN106093806A, CN201610396641, CN201610396641.2
【發明人】高昆, 林開平, 李明, 何烈永
【申請人】中國南方航空工業(集團)有限公司