直升机交流电源系统用检测装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种直升机交流电源系统用检测装置，该检测装置包括：拖动系统，用于与直升机交流电源系统的交流电机连接以带动交流电机工作；负载系统，用于模拟直升机交流电源系统工作承载的各种负载；控制与数采系统，与拖动系统及负载系统均通信连接，用于输出控制信号分别控制拖动系统、负载系统及直升机交流电源系统以模拟直升机交流电源系统的工作状态并实时采集各类检测信号以对直升机交流电源系统进行性能检测。本发明能进行全面检测，集成度高，可以经一套检测装置对直升机交流电源系统、交流电机、控制装置及电流互感器进行检测，且根据测试要求，能进行开环和闭环检测，手动和自动检测，具有试验全过程的自动分析处理能力。
【专利说明】
直升机交流电源系统用检测装置
技术领域
[0001]本发明涉及直升机电子附件领域，特别地，涉及一种直升机交流电源系统用检测
目.0
【背景技术】
[0002]直升机交流电源系统由交流电机、控制装置和电流互感器组成，其向飞机电网输出交流电，供机载设备使用。主要功能有两个:一是稳态调节功能，另一个是故障保护功能。
[0003]某型直升机的交流电源系统在研制、试验、交付过程中需对系统、交流电机、控制装置以及电流互感器进行数据检测。该交流电源系统功能复杂，需要检测的数据多、精度要求高。而现有常规的检测装置存在以下问题:I)、系统集成度低，交流电源系统、交流发电机、控制盒和电流互感器各需要一套检测设备，设备多，效率低、费用高；2)、可检测的数据少，仅能做常规的功能检测，无法满足该交流电源系统的需求;3)、检测过程复杂，无法直接检测交流电源系统的故障保护功能，只能通过对控制装置保护功能的检测来间接实现;4)、检测精度低，数据只在某一特定的小区间内才有较高的精度，其他区间的数据检测精度较低，无法满足该交流电源系统的需求。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种直升机交流电源系统用检测装置，以解决现有的直升机交流电源系统的数据检测集中度低、检测过程复杂且检测精度低的技术问题。
[0005]本发明采用的技术方案如下:
[0006]—种直升机交流电源系统用检测装置，用于对直升机交流电源系统进行数据检测，本发明检测装置包括:
[0007]拖动系统，用于与直升机交流电源系统的交流电机连接以带动交流电机工作；
[0008]负载系统，用于模拟直升机交流电源系统工作承载的各种负载；
[0009]控制与数采系统，与拖动系统及负载系统均通信连接，用于输出控制信号分别控制拖动系统、负载系统及直升机交流电源系统以模拟直升机交流电源系统的工作状态并实时采集各类检测信号以对直升机交流电源系统进行性能检测。
[0010]进一步地，控制与数采系统包括:
[0011 ]信号采样输入单元，用于采集直升机交流电源系统的各类检测信号；
[0012]信号调理单元，连接信号采样输入单元，用于将信号采样输入单元输出的各类检测信号经信号调理转换后传递给工控机；
[0013]工控机，工控机内设有性能参数测试模块，用于接收信号调理单元输出的信号并进行相应数据处理以检测直升机交流电源系统的产品性能；
[0014]指令执行单元，与工控机通讯连接，用于根据工控机的控制信号调节直升机交流电源系统的工作状态。
[0015]进一步地，指令执行单元包括:
[0016]通讯电路，与工控机的端口通讯；
[0017]微处理器，与通讯电路连接，经通讯电路接收工控机的控制信号；
[0018]开关量输出电路，用于将微处理器的数字输出信号转换为控制指令驱动切换继电器组对直升机交流电源系统进行控制。
[0019]进一步地，工控机的输出端连接有模拟量输出板卡，模拟量输出板卡连接测试信号装置，测试信号装置在模拟量输出板卡的驱动下生成交流电源模拟故障信号，交流电源模拟故障信号经切换继电器组输入至直升机交流电源系统以进行故障保护检测。
[0020]进一步地，工控机内设有拖动台操作监控模块，用于驱动拖动系统工作并对拖动系统进行在线监控。
[0021]进一步地，拖动系统包括依次连接的调速装置、拖动电机、连轴器及增速箱，调速装置接收工控机的指令工作进而带动拖动电机、连轴器及增速箱输出，还包括对拖动系统进行冷却润滑的润滑散热系统。
[0022]进一步地，工控机内设有负载调度监控模块，用于按照测试要求手动或者自动对负载系统进行加、卸载控制并对负载系统进行在线监控。
[0023]进一步地，负载系统包括与交流电机输出端连接且用于模拟直升机上各种用电设备的第一负载柜、与交流电机副励磁机连接用于测试副励磁机带载能力的第二负载柜。
[0024]进一步地，信号采样输入单元基于分段检测技术，根据被采样信号所处的量程区间驱动相应的传感器采样以满足各区间的采样精度。
[0025]进一步地，工控机内设有计量模块，用于对传感器的采集精度实施计量，根据计量结果，修改相应采样通道的配置参数。
[0026]本发明具有以下有益效果:
[0027]本发明直升机交流电源系统用检测装置，通过设置拖动系统以带动交流电机工作，负载系统以模拟直升机交流电源系统工作承载的各种负载，且通过控制与数采系统控制输出控制信号分别控制拖动系统、负载系统以及直升机交流电源系统以模拟直升机交流电源系统的工作状态并实时采集各类检测信号以对直升机交流电源系统进行性能检测，能对直升机交流电源系统进行全面检测，集成度高，可以经一套检测装置对直升机交流电源系统、交流电机、控制装置及电流互感器进行检测，且根据测试要求，能对交流电源系统进行开环和闭环检测，对交流电机进行手动和自动检测，具有试验全过程(包括稳态和瞬态过程)的自动分析处理能力，系统集成度高、功能全面、检测参数精度高。
[0028]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
【附图说明】
[0029]构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0030]图1是本发明优选实施例直升机交流电源系统用检测装置的结构方框示意图；
[0031]图2是本发明优选实施例中控制与数采系统的结构方框示意图；
[0032]图3是本发明优选实施例中拖动系统的结构方框示意图；
[0033]图4是本发明优选实施例检测装置与直升机交流电源系统结合的结构示意图；
[0034]图5是本发明优选实施例中工控机内置模块的结构示意图；
[0035]图6是本发明优选实施例切换继电器组中过压保护继电器组合的结构示意图；
[0036]图7是本发明优选实施例切换继电器组中缺相保护继电器组合的结构示意图。
[0037]附图标记说明:
[0038]10、拖动系统；11、调速装置;12、拖动电机；
[0039]13、连轴器;14、增速箱；15、润滑散热系统；
[0040]20、负载系统；
[0041]30、控制与数采系统；
[0042]31、信号采样输入单元;32、信号调理单元;33、工控机;331、性能参数测试模块；
[0043]332、拖动台操作监控模块;333、负载调度监控模块;334、计量模块；
[0044]34、指令执行单元;35、通讯电路;36、模拟量输出板卡；
[0045]37、测试信号装置;38、切换继电器组。
【具体实施方式】
[0046]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0047]本发明的优选实施例提供了一种直升机交流电源系统用检测装置，用于对直升机交流电源系统进行数据检测，以满足直升机交流电源系统的性能测试，有力保证产品的研制、试验及交付。参照图1，本实施例检测装置包括:拖动系统10，用于与直升机交流电源系统的交流电机连接以带动交流电机工作；负载系统20，用于模拟直升机交流电源系统工作承载的各种负载;控制与数采系统30，与拖动系统10及负载系统20均通信连接，用于输出控制信号分别控制拖动系统10、负载系统20及直升机交流电源系统以模拟直升机交流电源系统的工作状态并实时采集各类检测信号以对直升机交流电源系统进行性能检测。
[0048]本实施例通过设置拖动系统以带动交流电机工作，负载系统以模拟直升机交流电源系统工作承载的各种负载，且通过控制与数采系统控制输出控制信号分别控制拖动系统、负载系统以及直升机交流电源系统以模拟直升机交流电源系统的工作状态并实时采集各类检测信号以对直升机交流电源系统进行性能检测，能对直升机交流电源系统进行全面检测，集成度高，可以经一套检测装置对直升机交流电源系统、交流电机、控制装置及电流互感器进行检测，且根据测试要求，能对交流电源系统进行开环和闭环检测，对交流电机进行手动和自动检测，具有试验全过程(包括稳态和瞬态过程)的自动分析处理能力，系统集成度高、功能全面、检测参数精度高。
[0049]本实施例控制与数采系统30采用工控机与单片机相结合的数字电子控制系统，参照图2，其包括:
[0050]信号采样输入单元31，用于采集直升机交流电源系统的各类检测信号;具体地，各类检测信号包括:I)、开关量信号:譬如直升机的启动、停车、保护等开关量信号;本实施例各开关量信号用于模拟直升机中央控制器的控制过程;2)、模拟量信号:包括电流、电压及温度信号，其中，电流、电压需要采用互感器或霍尔传感器检测交流电机、控制装置及互感器对应的电压、电流，温度采用热电阻温度传感器检测本实施例检测装置的工作温度;3)、频率量信号:包括转速及电压频率，转速采用磁电式转速传感器检测交流电机的转速，电压频率信号采用电压信号或霍尔传感器的信号检测交流电机、控制装置及互感器对应的电压频率。
[0051]信号调理单元32，连接信号采样输入单元31，用于将信号采样输入单元31输出的各类检测信号经信号调理转换后传递给工控机33;本实施例中，信号调理单元32将各类检测信号转换为输入板卡要求的标准信号并导入工控机33并将工控机输出的数字信号转换为继电器要求的电信号。信号调理单元32包括模拟量信号调理模块及频率量信号调理模块，其中，模拟量信号调理模块用于将模拟量输入信号变成O?5V(或-5V?5V)的标准信号，包括电压、电流及温度信号调理，其中，信号调理部分与信号传感部分均进行了物理隔离，保证了系统的可靠与安全;频率量信号调理模块用于将频率量输入信号变成5V的标准方波信号，频率量信号调理包括转速信号、交流电机输出信号及副励磁输出信号等的调理。频率量信号调理采用现有的成熟电路，其主要特点是过零比较及滤波处理。
[0052]工控机33，工控机33内设有性能参数测试模块331，用于接收信号调理单元32输出的信号并进行相应数据处理以检测直升机交流电源系统的产品性能。本实施例工控机33通过内置程序自动进行信号采集、且输出指令给指令执行单元34进行工作状态切换及负载切换等调整，本实施例中，性能参数测试模块331用于按照有关技术要求对产品(譬如:控制装置、交流电机、互感器)进行测试。信号采样输入单元31实时采集被试产品的相关参数，通过网络传给工控机33，由工控机33按要求进行数据处理，并将处理结果在显示器上进行显示。优选地，数据处理包括:对开关量信号进行回测，对模拟量信号和频率量信号进行统计、计算(平均值、极值、傅里叶转换等)，并和标准值比较，判断产品是否合格。本实施例中，标准值由用户输入，检测结果以图表，曲线等方式显示，并且能输出打印，参照图2，通过与工控机通信连接的显示器或者打印机执行相应显示及打印操作。
[0053]指令执行单元34，与工控机33通讯连接，用于根据工控机33的控制信号调节直升机交流电源系统的工作状态。工控机系统最大的不足是没有看门狗，在电源扰动及外部信号干扰情况下，程序可能会飞走，引起系统紊乱，造成检测设备及试验件的损坏。为提高检测设备的可靠性，本实施例指令执行单元34采用了具有看门狗的单片机系统。装有控制软件的指令执行单元34包括:通讯电路35，与工控机33的端口通讯;微处理器，与通讯电路35连接，经通讯电路35接收工控机33的控制信号;开关量输出电路，用于将微处理器的数字输出信号转换为控制指令驱动切换继电器组38对直升机交流电源系统进行控制。
[0054]优选地，参照图2，本实施例工控机33的输出端连接有模拟量输出板卡36，模拟量输出板卡36连接测试信号装置37，测试信号装置37在模拟量输出板卡36的驱动下生成交流电源模拟故障信号，交流电源模拟故障信号经切换继电器组38输入至直升机交流电源系统以进行故障保护检测。直升机交流电源系统的故障保护功能，即当交流电源系统出现故障或者由于用电设备故障引起交流电源系统参数超标，交流电源系统应停止供电，同时断开用电设备。正常工作时，交流电源系统输出的是正常信号，无法检测保护功能，同时交流电机在高速运转时贸然将其置于故障状态有较高的风险会对试验件甚至试验人员造成伤害。本实施例使用交流电源模拟故障信号，并通过继电器组合切换将模拟的故障信号输入交流电源系统，实现交流电源系统故障保护功能的检测。由于交流电源系统输出的是三相交流信号，从信号特性的相似性上，可以使用交流电源来模拟。进行保护检测时，指令执行单元34通过接收工控机33的指令发出信号，切换继电器组38将模拟故障信号输入交流电源系统，此时交流电机仍然处于正常工作状态，其输出信号不作为保护判断的依据。在进行保护功能检测时，还需检测保护时间。所有切换继电器的一组输出接5V监控信号，用来检测保护时间或确认切换动作。
[0055]图6示意出过压保护的继电器组合的结构示意图，其采用四组输出的继电器:
[0056]控制信号:24V(指令执行单元34产生)；
[0057]第一组输出:常闭引脚接5V，常开引脚接地；
[0058]其它三组输出:常闭引脚接正常信号，常开引脚接故障信号。
[0059]5V监控信号用来测量保护时间。
[0060]图7示意出缺相保护的继电器组合的结构示意图，其采用两组输出的继电器:
[0061]控制信号:24V(指令执行单元34产生)；
[0062]第一组输出:常闭引脚接5V，常开引脚接地；
[0063]第二组输出:常闭引脚接正常信号，常开引脚悬空。
[0064]5V监控信号用来测量保护时间，原理如下:指令执行单元34接收工控机33的切换指令发出切换继电器控制信号，工控机记录第一组输出O变到5V的时刻TI，接着记录交流电源系统保护信号输出的时刻T2，T2-T1即为保护时间。
[0065]参照图3及图4，本实施例拖动系统10包括依次连接的调速装置11、拖动电机12、连轴器13及增速箱14，调速装置11接收工控机33的指令工作进而带动拖动电机12、连轴器13及增速箱14输出，还包括对拖动系统1进行冷却润滑的润滑散热系统15。
[0066]优选地，工控机33内部软件主程序模块参见图5，其中:
[0067]拖动台操作监控模块332，用于驱动拖动系统10工作并对拖动系统10进行在线监控。其管理工作主要包括拖动台的启动、停止、转速给定，加、减速度设定，根据被试交流电机冷却要求冷却系统实施控制等。监控工作主要是对拖动台以及冷却系统运行状态实施在线监控，实时显示相关信息，一旦出现故障，自动给出告警信息，并自动采取措施，隔离故障。本实施例中，拖动系统10连接交流电机以带动交流电机旋转，当发生故障时，比如增速箱断油、交流侧缺相、过流、电机超速、冷却风扇断电等，能迅速切断主回路，同时显示报警区域以及故障点。故障未排除，电机不允许启动。
[0068]负载调度监控模块333，用于按照测试要求手动或者自动对负载系统20进行加、卸载控制并对负载系统20进行在线监控。当出现故障时，软件报警。本实施例中，负载系统20包括与交流电机输出端连接且用于模拟直升机上各种用电设备的第一负载柜、与交流电机副励磁机连接用于测试副励磁机带载能力的第二负载柜。
[0069]优选地，本实施例信号采样输入单元31基于分段检测技术，根据被采样信号所处的量程区间驱动相应的传感器采样以满足各区间的采样精度。本实施例基于分段检测技术，即将被采样信号在全量程范围内分为若干个区间，使用合适的采样传感器，可使信号在各区间内的采样精度均满足技术要求。优选地，工控机33还内置计量模块334，用于对传感器的采集精度实施计量，根据计量结果，修改相应采样通道的配置参数。本实施例通过程序判断被采样信号所处的量程区间，控制继电器的切换，将不同传感器中的信号采样至控制与数采系统，提高了全量程检测精度。
[0070]优选地，本实施例工控机33还内置被试件状态控制监控模块，用于实时显示交流电机副励磁机电压、副励磁机频率、副励磁机电流、励磁电流、励磁电压，发电机三相输出电压、电流和频率等参数。优选地，通过摄像头监视交流电机运行状态。
[0071]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种直升机交流电源系统用检测装置，用于对直升机交流电源系统进行数据检测，其特征在于，所述检测装置包括: 拖动系统(10)，用于与所述直升机交流电源系统的交流电机连接以带动所述交流电机工作； 负载系统(20)，用于模拟所述直升机交流电源系统工作承载的各种负载； 控制与数采系统(30)，与所述拖动系统(10)及所述负载系统(20)均通信连接，用于输出控制信号分别控制所述拖动系统(10)、所述负载系统(20)及所述直升机交流电源系统以模拟所述直升机交流电源系统的工作状态并实时采集各类检测信号以对所述直升机交流电源系统进行性能检测。2.根据权利要求1所述的直升机交流电源系统用检测装置，其特征在于， 所述控制与数采系统(30)包括: 信号采样输入单元(31 )，用于采集所述直升机交流电源系统的各类检测信号； 信号调理单元(32)，连接所述信号采样输入单元(31)，用于将所述信号采样输入单元(31)输出的各类检测信号经信号调理转换后传递给工控机(33); 工控机(33)，所述工控机(33)内设有性能参数测试模块(331)，用于接收所述信号调理单元(32)输出的信号并进行相应数据处理以检测所述直升机交流电源系统的产品性能； 指令执行单元(34)，与所述工控机(33)通讯连接，用于根据所述工控机(33)的控制信号调节所述直升机交流电源系统的工作状态。3.根据权利要求2所述的直升机交流电源系统用检测装置，其特征在于， 所述指令执行单元(34)包括: 通讯电路(35 )，与所述工控机(33)的端口通讯； 微处理器，与所述通讯电路(35)连接，经所述通讯电路(35)接收所述工控机(33)的控制信号； 开关量输出电路，用于将所述微处理器的数字输出信号转换为控制指令驱动切换继电器组(38)对所述直升机交流电源系统进行控制。4.根据权利要求2所述的直升机交流电源系统用检测装置，其特征在于， 所述工控机(33)的输出端连接有模拟量输出板卡(36)，所述模拟量输出板卡(36)连接测试信号装置(37)，所述测试信号装置(37)在所述模拟量输出板卡(36)的驱动下生成交流电源模拟故障信号，所述交流电源模拟故障信号经所述切换继电器组(38)输入至所述直升机交流电源系统以进行故障保护检测。5.根据权利要求2所述的直升机交流电源系统用检测装置，其特征在于， 所述工控机(33)内设有拖动台操作监控模块(332)，用于驱动所述拖动系统(10)工作并对所述拖动系统(1)进行在线监控。6.根据权利要求5所述的直升机交流电源系统用检测装置，其特征在于， 所述拖动系统(I O)包括依次连接的调速装置(11 )、拖动电机(I 2 )、连轴器(I 3)及增速箱(14)，所述调速装置(11)接收所述工控机(33)的指令工作进而带动所述拖动电机(12)、所述连轴器(13)及所述增速箱(14)输出，还包括对所述拖动系统(10)进行冷却润滑的润滑散热系统(15)。7.根据权利要求2所述的直升机交流电源系统用检测装置，其特征在于， 所述工控机(33)内设有负载调度监控模块(333)，用于按照测试要求手动或者自动对所述负载系统(20)进行加、卸载控制并对所述负载系统(20)进行在线监控。8.根据权利要求7所述的直升机交流电源系统用检测装置，其特征在于， 所述负载系统(20)包括与交流电机输出端连接且用于模拟直升机上各种用电设备的第一负载柜、与交流电机副励磁机连接用于测试所述副励磁机带载能力的第二负载柜。9.根据权利要求2所述的直升机交流电源系统用检测装置，其特征在于， 所述信号采样输入单元(31)基于分段检测技术，根据被采样信号所处的量程区间驱动相应的传感器采样以满足各区间的采样精度。10.根据权利要求9所述的直升机交流电源系统用检测装置，其特征在于， 所述工控机(33)内设有计量模块(334)，用于对传感器的采集精度实施计量，根据计量结果，修改相应采样通道的配置参数。
【文档编号】G01R31/34GK106093806SQ201610396641
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月7日 公开号201610396641.2, CN 106093806 A, CN 106093806A, CN 201610396641, CN-A-106093806, CN106093806 A, CN106093806A, CN201610396641, CN201610396641.2
【发明人】高昆, 林开平, 李明, 何烈永
【申请人】中国南方航空工业(集团)有限公司