一种风洞模型电涵道风扇发动机转速控制系统的制作方法

1.本发明属于风洞试验领域，具体涉及一种风洞模型电涵道风扇发动机转速控制系统。


背景技术：

2.现有技术采用光电编码器等方式实现模型电涵道风扇发动机转速测量及控制，光电编码器等装置安装在飞机发动机吊舱，会影响飞机的气动外形，对风洞试验准确性造成影响。并且采用单闭环控制系统对调速器输出波形畸变能起到一定的抑制作用，但单闭环在抵抗负载扰动方面不是很理想。因为只有当负载扰动在输出角度波形上体现输出来，控制器才开始有反应，这时才能出现相应的误差信号激励调节器对输出进行调节。所以其抗负载扰动性能欠佳。


技术实现要素：

3.基于以上不足之处，本发明的目的是提供一种风洞模型电涵道风扇发动机转速控制系统，为了不影响试验过程中气动性能，采用非接触式的转速采集方式，降低转速控制系统对试验的影响。
4.本发明所采用的技术如下：一种风洞模型电涵道风扇发动机转速控制系统，电涵道风扇发动机采用直流伺服无刷电机驱动，包括电子调速器、pwm信号转rs485信号/rs485信号转pwm信号线缆、转速采集控制器及远程计算机，电子调速器安装在飞机模型内部，电子调速器的三相交流供电线缆与直流伺服无刷电机的三相供电线缆相连，转速采集控制器接收远程计算机上位机软件转速控制信号，将转速值转换成pwm控制信号，并将pwm信号转换成rs485信号，进行远距离传输，最后将rs485信号转换成pwm信号控制电子调速器，电子调速器通过三相交变电流控制直流伺服无刷电机转速，通过测量两相交变电流换相频率，计算直流伺服无刷电机转速，并通过tcp/ip方式将转速传输到远程计算机上位机软件显示。
5.进一步的，所述的pwm信号转rs485信号/rs485信号转pwm信号线缆，一端连接电子调速器控制端口，另外一端连接转速采集控制器控制端口，同时从三相交流供电线缆任意两端引出电流换相频率采集线，连接转速采集控制器转速采集端口，同时转速采集控制器与远程计算机网线相连。
6.本发明的优点及有益效果：本发明应用于风洞模型电涵道风扇发动机转速控制试验，可以比较精准的控制转速，在10000r/min-15000r/min可调，并可通过非接触式的方式测量转速，最大限度的减少了测量系统对气动性能的影响。并且由于模型内部空间有限，设计了pwm信号转rs485信号/rs485信号转pwm信号线缆，可以将转速采集控制器安放在远离飞行器模型位置，通过rs485远距离通信，发送命令控制转速。
附图说明
7.图1是本发明的风洞模型电涵道风扇发动机转速控制系统。
8.图2是pwm信号转rs485信号/rs485信号转pwm信号线缆原理图。
9.图3是本发明的双闭环角度控制系统原理图。
具体实施方式
10.下面结合说明书附图举例对本发明作进一步说明：
11.实施例1
12.根据图1所示，一种风洞模型电涵道风扇发动机转速控制系统，采用两台电涵道风扇发动机，分别通过两组直流伺服无刷电机驱动，本控制系统包括两组电子调速器、两根pwm信号转rs485信号/rs485信号转pwm信号线缆、转速采集控制器及远程计算机；试验前，将两台电涵道风扇发动机安装到飞机模型上，同时两组电子调速器安装在飞机模型内部，一组电子调速器三相交流供电线缆与一台电涵道风扇发动机三相供电线缆相连，由于pwm信号控制不能远距离传输，如图2所示，采用pwm信号转rs485信号/rs485信号转pwm信号线缆，其一端连接一组电子调速器控制端口，另外一端连接转速采集控制器控制端口，同时从三相交流供电线缆任意两端引出电流换相频率采集线，连接转速采集控制器转速采集端口，同时转速采集控制器与远程计算机网线相连。转速采集控制器通过tcp/ip方式接收远程计算机上位机软件转速控制信号，将转速值转换成pwm控制信号，并将pwm信号转换成rs485信号，进行远距离传输，最后将rs485信号转换成pwm信号控制电子调速器，电子调速器通过三相交变电流控制直流伺服无刷电机转速，直流伺服无刷电机带动涵道风扇转动，转速采集控制器通过测量两相交变电流换相频率，计算直流伺服无刷电机转速，并通过tcp/ip方式将转速传输到远程计算机上位机软件显示。
13.如图3所示，本实施例在pwm调速器的电压单环基础上增设电流内环，电流内环增大了逆变器控制系统的带宽，使得调速器动态响应加快，能及时有效地抑制负载扰动对输入电压的影响，输出电流的谐波含量减小。同时由于电流内环对原有控制对象的改造，角度外环的设计可以大大简化。
14.本控制系统应用于风洞模型电涵道风扇发动机转速控制试验，可以比较精准的控制转速，原理是：电机的转速(空载)＝kv值
×
电压；例如kv1000的电机在10v电压下它的转速(空载)就是10000转/分钟。本实施例电机在10000r/min-15000r/min可调，并可通过非接触式的方式测量转速，最大限度的减少了测量系统对气动性能的影响。试验过程中，改变飞机发动机吊舱不同构型或者电涵道风扇转速，可以测量不同变量影响下的发动机噪声影响。


技术特征：
1.一种风洞模型电涵道风扇发动机转速控制系统，电涵道风扇发动机采用直流伺服无刷电机驱动，其特征在于：包括电子调速器、pwm信号转rs485信号/rs485信号转pwm信号线缆、转速采集控制器及远程计算机，电子调速器安装在飞机模型内部，电子调速器的三相交流供电线缆与直流伺服无刷电机的三相供电线缆相连，转速采集控制器接收远程计算机上位机软件转速控制信号，将转速值转换成pwm控制信号，并将pwm信号转换成rs485信号，进行远距离传输，最后将rs485信号转换成pwm信号控制电子调速器，电子调速器通过三相交变电流控制直流伺服无刷电机转速，通过测量两相交变电流换相频率，计算直流伺服无刷电机转速，并通过tcp/ip方式将转速传输到远程计算机上位机软件显示。2.根据权利要求1所述的一种风洞模型电涵道风扇发动机转速控制系统，其特征在于：所述的pwm信号转rs485信号/rs485信号转pwm信号线缆，一端连接电子调速器控制端口，另外一端连接转速采集控制器控制端口，同时从三相交流供电线缆任意两端引出电流换相频率采集线，连接转速采集控制器转速采集端口，同时转速采集控制器与远程计算机网线相连。

技术总结
本发明公开一种风洞模型电涵道风扇发动机转速控制系统，为了不影响试验过程中气动性能，采用非接触式的转速采集方式，包括电子调速器、PWM信号转RS485信号/RS485信号转PWM信号线缆、转速采集控制器及远程计算机，通过控制三相交变电流的方式控制直流无刷伺服电机转速，通过采集两相交变电流换相频率的方式测量直流无刷伺服电机转速，本系统可以比较精准的控制转速，在10000r/min-15000r/min可调，并可通过非接触式的方式测量转速，最大限度的减少了测量系统对气动性能的影响。少了测量系统对气动性能的影响。少了测量系统对气动性能的影响。


技术研发人员：芦士光 包安宇 丁存伟 王明辉 陈真利 李栋
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司哈尔滨空气动力研究所
技术研发日：2022.05.12
技术公布日：2022/8/30