一种机载交流电源品质实时监测系统的制作方法

本发明属于机电管理技术领域，特别是涉及一种机载交流电源品质实时监测系统。

背景技术：

随着多电飞机技术的发展，机载交流用电设备数量逐渐增多，且对机载交流电源品质提出了更高的要求。因此，对机载交流供电设备输出电源品质的检测并基于检测结果及时调整机上供电格局成为影响飞机飞行安全的关键技术。目前，机载交流电源品质检测技术主要存在以下问题：多为地面维护状态下进行人工检测，无法在飞行过程中实时监控；检测过程复杂，检测点较多，检测效率较低；检测参数不够全面，不能综合反映电源品质。

基于上述技术缺陷，为改善这种技术现状，本发明人针对现有技术进行了深入研究，并有本案产生。

技术实现要素：

本发明的目的在于设计一种可以实时检测机载交流电源三相电压、频率、相序的系统，此系统具有综合各检测结果，对交流电源品质进行判断与仲裁的能力，并向供电管理设备提供交流电源品质是否满足使用要求的结论，以便于供电管理设备对机上供电线路进行及时的调整，防止机载交流用电设备被损坏，提升飞机供电及飞行安全性，提高飞机维护保障效率。

本发明通过以下技术方案实现上述目的：

机载交流电源品质实时监测系统由峰值采样电路、通道切换电路、模数转换电路、电荷泻放电路、比较器电路、BIT激励电路及可编程逻辑电路构成。

所述峰值采样电路，是将机载交流电源输出的宽频交流信号转换为可表征其峰值的直流信号的功能电路。

所述通道切换电路，是在可编程逻辑电路的控制下，依次切换A相输入对应直流信号、B相输入对应直流信号、C相输入对应直流信号与模数转换电路输入端之间连接关系的功能电路。

所述模数转换电路，是在可编程逻辑电路的控制下，将输入端的模拟信号转换为数字信号的功能电路。

所述电荷泻放电路，是在可编程逻辑电路的控制下，在某一相输入对应直流信号完成模数转换后，将负载电容上积累的电荷及时泻放到地回路的功能电路。此电路的作用是避免负载电容上积累电荷，从而影响下一相的峰值采样结果。

所述比较器电路，是将分压后的交流信号转换为方波信号，以便于可编程逻辑电路进行频率采集的功能电路。

所述BIT激励电路，是为提高峰值采样电路、比较器电路的自测试能力，而向其提供板上激励的功能电路。

所述可编程逻辑电路，是整个系统的核心，具有外围电路控制、频率采集、数据处理及仲裁、总线通讯的功能。

峰值采样电路与比较器电路并行工作，实时对三相交流信号的电压和频率进行预处理；通道切换电路与模数转换电路串行工作，按照预设周期，分别将预处理完成后的三相交流信号由模拟量转换为数字量，并将转换结果上报可编程逻辑电路；同时，可编程逻辑电路对预处理后的三相交流信号同时进行频率测量及相位判断；按照预设周期，可编程逻辑电路通过一定的通讯方式，将三相交流信号的电压、频率、相位发送给供电管理设备。

本发明具有的优点效果：(1)电路拓扑清晰，模块化分割明显，测试性强，如果有故障发生，追踪与定位故障较简单；(2)功能完整，可实时、精确监测机载交流电源三相的电压、频率、相序，并自主形成仲裁结论供上层设备决策用，对于提高飞机供电安全及飞行安全具有重大意义；(3)通讯接口可灵活配置，适用于多种形式的主控设备，实用性较强。

附图说明

上述关于本发明内容的描述结合以下附图将变得更加清晰而容易理解，其中：

图1是本发明的结构图；

图2是本发明的硬件流程图；

图3是本发明中所述的峰值采样电路的动态响应图；

图4是本发明中所述的相序正确性仲裁原理示意图。

具体实施方式

图1所示是本发明的总体结构图，其中：

峰值采样电路的具体实施方式为：通过分压电路将输入交流信号电压降低至运算放大器正常的输入电压范围内，通过运算放大器对分压后的交流信号进行一级跟随，跟随后的交流信号经过隔离二极管、限流电阻对负载电容进行充电，负载电容正端的电压在动态响应中渐趋稳定，形成直流信号，直流信号的电压即为运算放大器输入端交流信号的峰值。

比较器电路的具体实施方式为：当输入信号的电压大于比较器的参考电压时，比较器输出空开(经上拉后转换为高电平)；当输入信号的电压小于比较器的参考电压时，比较器输出地。参考电压的选择会直接影响到可编程逻辑电路对三相输入信号相序正确性的判断。

BIT激励电路的具体实施方式为：在可编程逻辑电路的控制下，依次在A、B、C三相峰值采样电路中接入一个分压电阻，该电阻会改变峰值采样电路的分压系数，从而改变峰值采样的结果；然后依次给A、B、C三相比较器电路分别施加VCC、数字地激励。

可编程逻辑电路由数据处理模块、频率采集模块、控制模块、仲裁模块、总线通讯模块构成，其具体实施方式为：

数据处理模块：将A、B、C三相输入交流信号的峰值(分压后)对应的模数转换值及A、B、C三相对应方波的频率计数值寄存在相应的存储单元中，供仲裁模块调用，存储数据包括未施加BIT激励时的数据及施加BIT激励时的数据；

频率采集模块：利用测周法，测量输入方波信号一个周期内覆盖了多少个基准时钟，计数值供数据处理模块调用；

控制模块：初始状态下，首先控制电荷泻放电路工作在“禁止泻放”状态，等待一段时间，待峰值采样电路1完成充电，将通道切换电路切换至A相，然后启动模数转换电路，待模数转换完成后进行数据处理，最后控制电荷泻放电路工作在“使能泻放”状态，等待一段时间，回到初始状态，按照同样的方法完成对B相、C相采集电路的控制。

仲裁模块：(1)对于任一相峰值采样电路，求取BIT电阻接入前的峰值采样结果与BIT电阻接入后的峰值采样结果的商，并与理论值进行对比，即可判断该电路的功能是否正常，并将结果以数据的形式寄存在存储字1中，供总线通讯模块调用，数据形式如表1所示；对于任一相比较器电路，通过对比该电路输入的BIT激励的电平与可编程逻辑电路采集到的该电路所输出的电平是否一致，即可判断该电路的功能是否正常，并将结果以数据的形式寄存在存储字1中，供总线通讯模块调用，数据形式如表1所示；(2)调用数据处理模块中存储的A、B、C三相输入交流信号的峰值(分压后)、频率数据，与预设的电压、频率阈值进行比较，根据比较结果，对交流电源的电压及频率进行评价，并将评价结果以数据的形式寄存在存储字2中，供总线通讯模块调用，数据形式如表2所示。(3)同时，仲裁模块还可以对交流电源A、B、C三相之间的相序进行评价，正常相序为A相超前B相120°，B相超前C相120°，除此之外均为异常相序。所有的异常相序均有一个共同点：B相超前于A相，利用这一特点，可编程逻辑电路即可判断三相相序的正确性，原理为：若A相输入信号对应方波的上升沿到来时，B相输入信号对应方波为低电平，则认为相序正常；否则，即认为相序错误。仲裁模块将相序评价结果以数据的形式寄存在存储字2中，供总线通讯模块调用，数据形式如表2所示。

总线通讯模块：提供本系统与供电管理设备之间进行总线通讯的物理层接口，可根据具体应用环境进行灵活配置，如SPI接口、RS422A接口、HB6096接口等。

表1存储字1数据格式

表2存储字2数据格式