李劍　吳曉輝　劉金虎

摘 要：該文通過(guò)分析先進(jìn)飛機(jī)的電氣電源管理系統(tǒng)，依據(jù)大型試驗(yàn)機(jī)測(cè)試系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)改裝工作的實(shí)際情況，提出測(cè)試系統(tǒng)負(fù)載管理的設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞：分布式 負(fù)載管理 固態(tài)配電

中圖分類(lèi)號(hào)：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）02（a）-0179-02

試驗(yàn)機(jī)測(cè)試系統(tǒng)改裝是指為了對(duì)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行各類(lèi)試飛測(cè)試任務(wù)而進(jìn)行的設(shè)計(jì)改裝工作，測(cè)試系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)改裝是指對(duì)試驗(yàn)機(jī)加裝的各類(lèi)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行合理配電設(shè)計(jì)、電纜制作、電纜敷設(shè)等工作。目前電氣改裝配電采用常規(guī)配電方式，基于接觸器、繼電器、熔斷器等器件的熱保護(hù)方式。其弊端是機(jī)上敷設(shè)電纜的重量大，電網(wǎng)敷設(shè)復(fù)雜，而且該配電方式僅對(duì)負(fù)載熱保護(hù)，不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)負(fù)載用電信息。

目前先進(jìn)飛機(jī)電網(wǎng)已經(jīng)開(kāi)始采用分布式、智能化的配電方式，而其作為試驗(yàn)機(jī)電源系統(tǒng)的一個(gè)部分，也應(yīng)適應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì)。針對(duì)某大型試驗(yàn)機(jī)改裝來(lái)說(shuō)，全機(jī)加裝測(cè)試設(shè)備多而且安裝區(qū)域分散，若采用常規(guī)配電方式，會(huì)對(duì)飛機(jī)電網(wǎng)帶來(lái)許多弊端，為了對(duì)全機(jī)測(cè)試系統(tǒng)負(fù)載進(jìn)行更好的管理，適應(yīng)未來(lái)先進(jìn)飛機(jī)的配電系統(tǒng)，特提出測(cè)試系統(tǒng)負(fù)載配電管理的設(shè)計(jì)方法，即分布式、智能化的配電管理，該設(shè)計(jì)方法不但能夠提高配電系統(tǒng)的可監(jiān)控性，而且減重效果明顯，非常適用于大型飛機(jī)的測(cè)試系統(tǒng)配電改裝。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

測(cè)試系統(tǒng)改裝電氣負(fù)載管理的設(shè)計(jì)，應(yīng)依據(jù)先進(jìn)飛機(jī)的分布式、智能化配電技術(shù)，并結(jié)合試驗(yàn)機(jī)測(cè)試系統(tǒng)改裝電氣配電的特點(diǎn)來(lái)提出。

分布式、智能化配電特點(diǎn)是：采用分布式匯流條和負(fù)載自動(dòng)管理技術(shù)。用電設(shè)備可以就近與配電匯流條相連，由計(jì)算機(jī)通過(guò)多路傳輸數(shù)據(jù)總線傳遞控制信號(hào)和狀態(tài)信息，經(jīng)固態(tài)功率控制器對(duì)負(fù)載進(jìn)行控制和保護(hù)。

試驗(yàn)機(jī)測(cè)試系統(tǒng)電氣改裝負(fù)載配電的特點(diǎn)是：測(cè)試系統(tǒng)改裝負(fù)載與原機(jī)電網(wǎng)必須隔離保護(hù)；測(cè)試系統(tǒng)改裝負(fù)載使用電源類(lèi)型的多樣化（如：直流 28 V、單相/三相交流115 V、交流220 V等）；測(cè)試系統(tǒng)負(fù)載供電采用開(kāi)關(guān)集中控制，并對(duì)每條支路負(fù)載實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)。

由上述分析得出，應(yīng)對(duì)常規(guī)集中式配電方式進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，即采用集中控制，分布式、智能化配電來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種新的配電方式既能滿足全機(jī)改裝設(shè)備、傳感器的供電需求，又能夠?qū)崿F(xiàn)負(fù)載的自動(dòng)控制與管理功能，它的未來(lái)應(yīng)用對(duì)飛機(jī)安全飛行、成功執(zhí)行試飛科目起著關(guān)鍵的作用。

1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)組成

測(cè)試系統(tǒng)改裝電氣負(fù)載管理是一種基于固態(tài)器件的計(jì)算機(jī)控制配電系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)成三級(jí)結(jié)構(gòu)：一級(jí)配電系統(tǒng)是顯控系統(tǒng)；二級(jí)配電系統(tǒng)是負(fù)載管理中心（控制計(jì)算機(jī)）；三級(jí)配電系統(tǒng)是固態(tài)功率控制器（SSPC）。這三級(jí)配電系統(tǒng)相互連接，并通過(guò)總線相互通信，完成對(duì)負(fù)載的配電管理。系統(tǒng)框圖如圖1所示（圖中實(shí)線表示電氣線路，虛線表示總線線路）。

固態(tài)功率控制器是負(fù)載管理的主要執(zhí)行器件，可根據(jù)負(fù)載的集中分布點(diǎn)，選擇在試驗(yàn)機(jī)上安裝的區(qū)域和數(shù)量，由于固態(tài)功率控制器設(shè)計(jì)小型化，便于分區(qū)域安裝在飛機(jī)的各個(gè)艙位，測(cè)試系統(tǒng)負(fù)載即可就近引電。

1.3 系統(tǒng)各部分工作原理

測(cè)試系統(tǒng)負(fù)載管理三級(jí)控制中，負(fù)載管理中心根據(jù)顯控系統(tǒng)的操作指令，向固態(tài)功率控制器傳輸控制指令；固態(tài)功率控制器根據(jù)指令，控制各個(gè)支路負(fù)載的接通和斷開(kāi)，并將各支路用電信息傳回負(fù)載管理中心；負(fù)載管理中心根據(jù)負(fù)載用電信息，向顯控系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)；顯控系統(tǒng)顯示各負(fù)載的用電信息和故障信息。整個(gè)系統(tǒng)在故障情況下可以重新配置，提高了自動(dòng)化、可視化、維護(hù)性和可靠性。

1.4 系統(tǒng)各部分功能

（1）顯控系統(tǒng)負(fù)責(zé)與用戶建立友好的操作及顯示界面，顯示各個(gè)支路的負(fù)載用電信息，設(shè)置用電負(fù)載的電流參數(shù)值，提示各支路供電故障原因等。

（2）負(fù)載管理中心負(fù)責(zé)控制整個(gè)供電系統(tǒng)，主要包含系統(tǒng)狀態(tài)獲取，實(shí)現(xiàn)故障判斷、通訊任務(wù)、供電請(qǐng)求任務(wù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)任務(wù)等。

（3）固態(tài)功率控制器負(fù)責(zé)控制用電負(fù)載的接通、斷開(kāi)，采集負(fù)載電流、電壓信號(hào)，與處理機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。

2 系統(tǒng)主要性能及特點(diǎn)

測(cè)試系統(tǒng)改裝電氣負(fù)載管理必須保證輸出到各個(gè)負(fù)載的電能符合質(zhì)量要求。該系統(tǒng)與常規(guī)配電系統(tǒng)相比較，主要優(yōu)勢(shì)有：提高了測(cè)試系統(tǒng)負(fù)載供電可靠性，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障和預(yù)測(cè)故障，在飛機(jī)應(yīng)急或故障狀態(tài)下，根據(jù)負(fù)載的優(yōu)先級(jí)自動(dòng)完成負(fù)載的切除，并保證向關(guān)鍵測(cè)試設(shè)備提供不中斷供電；提高維護(hù)性，地面維護(hù)人員可以根據(jù)故障信息很快判斷出故障點(diǎn)及原因；固態(tài)功率控制器可分區(qū)域配電，大大減少了饋電線路的密集程度。

3 系統(tǒng)的驗(yàn)證試驗(yàn)

經(jīng)過(guò)論證分析，系統(tǒng)已設(shè)計(jì)完成，需要對(duì)該系統(tǒng)的功能、性能進(jìn)行可靠性驗(yàn)證，驗(yàn)證試驗(yàn)通過(guò)兩個(gè)階段完成：

第一個(gè)階段，進(jìn)行地面試驗(yàn)驗(yàn)證。通過(guò)組建地面試驗(yàn)設(shè)備，模擬負(fù)載的自動(dòng)控制過(guò)程，對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)功能（如實(shí)時(shí)監(jiān)控、過(guò)流保護(hù)、遠(yuǎn)程控制等）進(jìn)行驗(yàn)證。試驗(yàn)設(shè)備包括：可調(diào)直流電源1臺(tái)、自動(dòng)保護(hù)開(kāi)關(guān)、電氣負(fù)載管理系統(tǒng)（包括顯示控制屏、負(fù)載管理中心、固態(tài)功率控制器）、萬(wàn)用表、固定電阻負(fù)載、可調(diào)電阻負(fù)載等。

第二個(gè)階段，進(jìn)行真實(shí)機(jī)載環(huán)境下的試驗(yàn)驗(yàn)證。通過(guò)設(shè)計(jì)機(jī)上驗(yàn)證線路圖，選擇小電流測(cè)試系統(tǒng)負(fù)載和可調(diào)電阻負(fù)載，對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)功能進(jìn)行驗(yàn)證。試驗(yàn)選擇載機(jī)為某型運(yùn)輸機(jī)，試驗(yàn)設(shè)備包括：電氣負(fù)載管理系統(tǒng)機(jī)柜、固態(tài)功率控制器、萬(wàn)用表等。

目前，試驗(yàn)機(jī)測(cè)試系統(tǒng)改裝電氣負(fù)載管理系統(tǒng)已經(jīng)完成這兩個(gè)階段的驗(yàn)證，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，遠(yuǎn)程控制功能正確，可以應(yīng)用于未來(lái)實(shí)際工作中。

4 系統(tǒng)的應(yīng)用前景

試驗(yàn)機(jī)測(cè)試系統(tǒng)改裝電氣負(fù)載管理是基于大型飛機(jī)先進(jìn)電源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，充分發(fā)揮了分布式、固態(tài)配電系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，是發(fā)展的必然趨勢(shì)。這種分區(qū)域、分級(jí)的負(fù)載管理方式有利于大型試驗(yàn)機(jī)改裝電源系統(tǒng)配電設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)的成功應(yīng)用將使改裝電氣設(shè)計(jì)的自動(dòng)化管理水平達(dá)到一個(gè)質(zhì)的飛躍，也為實(shí)現(xiàn)未來(lái)全固態(tài)配電設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 禹興華，呂永建.先進(jìn)飛機(jī)自動(dòng)配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)研究[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2007（1）.

[2] 謝拴勤.葉留義.一種航空直流固態(tài)功率控制器的設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2010，18（7）：1553-1556.

[3] 劉鳴威.高艷霞.飛機(jī)電氣負(fù)載管理中心的設(shè)計(jì)研究[J].儀表技術(shù)，2011（1）.endprint

摘 要：該文通過(guò)分析先進(jìn)飛機(jī)的電氣電源管理系統(tǒng)，依據(jù)大型試驗(yàn)機(jī)測(cè)試系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)改裝工作的實(shí)際情況，提出測(cè)試系統(tǒng)負(fù)載管理的設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞：分布式 負(fù)載管理 固態(tài)配電

中圖分類(lèi)號(hào)：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）02（a）-0179-02

試驗(yàn)機(jī)測(cè)試系統(tǒng)改裝是指為了對(duì)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行各類(lèi)試飛測(cè)試任務(wù)而進(jìn)行的設(shè)計(jì)改裝工作，測(cè)試系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)改裝是指對(duì)試驗(yàn)機(jī)加裝的各類(lèi)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行合理配電設(shè)計(jì)、電纜制作、電纜敷設(shè)等工作。目前電氣改裝配電采用常規(guī)配電方式，基于接觸器、繼電器、熔斷器等器件的熱保護(hù)方式。其弊端是機(jī)上敷設(shè)電纜的重量大，電網(wǎng)敷設(shè)復(fù)雜，而且該配電方式僅對(duì)負(fù)載熱保護(hù)，不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)負(fù)載用電信息。

目前先進(jìn)飛機(jī)電網(wǎng)已經(jīng)開(kāi)始采用分布式、智能化的配電方式，而其作為試驗(yàn)機(jī)電源系統(tǒng)的一個(gè)部分，也應(yīng)適應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì)。針對(duì)某大型試驗(yàn)機(jī)改裝來(lái)說(shuō)，全機(jī)加裝測(cè)試設(shè)備多而且安裝區(qū)域分散，若采用常規(guī)配電方式，會(huì)對(duì)飛機(jī)電網(wǎng)帶來(lái)許多弊端，為了對(duì)全機(jī)測(cè)試系統(tǒng)負(fù)載進(jìn)行更好的管理，適應(yīng)未來(lái)先進(jìn)飛機(jī)的配電系統(tǒng)，特提出測(cè)試系統(tǒng)負(fù)載配電管理的設(shè)計(jì)方法，即分布式、智能化的配電管理，該設(shè)計(jì)方法不但能夠提高配電系統(tǒng)的可監(jiān)控性，而且減重效果明顯，非常適用于大型飛機(jī)的測(cè)試系統(tǒng)配電改裝。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

測(cè)試系統(tǒng)改裝電氣負(fù)載管理的設(shè)計(jì)，應(yīng)依據(jù)先進(jìn)飛機(jī)的分布式、智能化配電技術(shù)，并結(jié)合試驗(yàn)機(jī)測(cè)試系統(tǒng)改裝電氣配電的特點(diǎn)來(lái)提出。

分布式、智能化配電特點(diǎn)是：采用分布式匯流條和負(fù)載自動(dòng)管理技術(shù)。用電設(shè)備可以就近與配電匯流條相連，由計(jì)算機(jī)通過(guò)多路傳輸數(shù)據(jù)總線傳遞控制信號(hào)和狀態(tài)信息，經(jīng)固態(tài)功率控制器對(duì)負(fù)載進(jìn)行控制和保護(hù)。

試驗(yàn)機(jī)測(cè)試系統(tǒng)電氣改裝負(fù)載配電的特點(diǎn)是：測(cè)試系統(tǒng)改裝負(fù)載與原機(jī)電網(wǎng)必須隔離保護(hù)；測(cè)試系統(tǒng)改裝負(fù)載使用電源類(lèi)型的多樣化（如：直流 28 V、單相/三相交流115 V、交流220 V等）；測(cè)試系統(tǒng)負(fù)載供電采用開(kāi)關(guān)集中控制，并對(duì)每條支路負(fù)載實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)。

由上述分析得出，應(yīng)對(duì)常規(guī)集中式配電方式進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，即采用集中控制，分布式、智能化配電來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種新的配電方式既能滿足全機(jī)改裝設(shè)備、傳感器的供電需求，又能夠?qū)崿F(xiàn)負(fù)載的自動(dòng)控制與管理功能，它的未來(lái)應(yīng)用對(duì)飛機(jī)安全飛行、成功執(zhí)行試飛科目起著關(guān)鍵的作用。

1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)組成

測(cè)試系統(tǒng)改裝電氣負(fù)載管理是一種基于固態(tài)器件的計(jì)算機(jī)控制配電系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)成三級(jí)結(jié)構(gòu)：一級(jí)配電系統(tǒng)是顯控系統(tǒng)；二級(jí)配電系統(tǒng)是負(fù)載管理中心（控制計(jì)算機(jī)）；三級(jí)配電系統(tǒng)是固態(tài)功率控制器（SSPC）。這三級(jí)配電系統(tǒng)相互連接，并通過(guò)總線相互通信，完成對(duì)負(fù)載的配電管理。系統(tǒng)框圖如圖1所示（圖中實(shí)線表示電氣線路，虛線表示總線線路）。

固態(tài)功率控制器是負(fù)載管理的主要執(zhí)行器件，可根據(jù)負(fù)載的集中分布點(diǎn)，選擇在試驗(yàn)機(jī)上安裝的區(qū)域和數(shù)量，由于固態(tài)功率控制器設(shè)計(jì)小型化，便于分區(qū)域安裝在飛機(jī)的各個(gè)艙位，測(cè)試系統(tǒng)負(fù)載即可就近引電。

1.3 系統(tǒng)各部分工作原理

測(cè)試系統(tǒng)負(fù)載管理三級(jí)控制中，負(fù)載管理中心根據(jù)顯控系統(tǒng)的操作指令，向固態(tài)功率控制器傳輸控制指令；固態(tài)功率控制器根據(jù)指令，控制各個(gè)支路負(fù)載的接通和斷開(kāi)，并將各支路用電信息傳回負(fù)載管理中心；負(fù)載管理中心根據(jù)負(fù)載用電信息，向顯控系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)；顯控系統(tǒng)顯示各負(fù)載的用電信息和故障信息。整個(gè)系統(tǒng)在故障情況下可以重新配置，提高了自動(dòng)化、可視化、維護(hù)性和可靠性。

1.4 系統(tǒng)各部分功能

（1）顯控系統(tǒng)負(fù)責(zé)與用戶建立友好的操作及顯示界面，顯示各個(gè)支路的負(fù)載用電信息，設(shè)置用電負(fù)載的電流參數(shù)值，提示各支路供電故障原因等。

（2）負(fù)載管理中心負(fù)責(zé)控制整個(gè)供電系統(tǒng)，主要包含系統(tǒng)狀態(tài)獲取，實(shí)現(xiàn)故障判斷、通訊任務(wù)、供電請(qǐng)求任務(wù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)任務(wù)等。

（3）固態(tài)功率控制器負(fù)責(zé)控制用電負(fù)載的接通、斷開(kāi)，采集負(fù)載電流、電壓信號(hào)，與處理機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。

2 系統(tǒng)主要性能及特點(diǎn)

測(cè)試系統(tǒng)改裝電氣負(fù)載管理必須保證輸出到各個(gè)負(fù)載的電能符合質(zhì)量要求。該系統(tǒng)與常規(guī)配電系統(tǒng)相比較，主要優(yōu)勢(shì)有：提高了測(cè)試系統(tǒng)負(fù)載供電可靠性，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障和預(yù)測(cè)故障，在飛機(jī)應(yīng)急或故障狀態(tài)下，根據(jù)負(fù)載的優(yōu)先級(jí)自動(dòng)完成負(fù)載的切除，并保證向關(guān)鍵測(cè)試設(shè)備提供不中斷供電；提高維護(hù)性，地面維護(hù)人員可以根據(jù)故障信息很快判斷出故障點(diǎn)及原因；固態(tài)功率控制器可分區(qū)域配電，大大減少了饋電線路的密集程度。

3 系統(tǒng)的驗(yàn)證試驗(yàn)

經(jīng)過(guò)論證分析，系統(tǒng)已設(shè)計(jì)完成，需要對(duì)該系統(tǒng)的功能、性能進(jìn)行可靠性驗(yàn)證，驗(yàn)證試驗(yàn)通過(guò)兩個(gè)階段完成：

第一個(gè)階段，進(jìn)行地面試驗(yàn)驗(yàn)證。通過(guò)組建地面試驗(yàn)設(shè)備，模擬負(fù)載的自動(dòng)控制過(guò)程，對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)功能（如實(shí)時(shí)監(jiān)控、過(guò)流保護(hù)、遠(yuǎn)程控制等）進(jìn)行驗(yàn)證。試驗(yàn)設(shè)備包括：可調(diào)直流電源1臺(tái)、自動(dòng)保護(hù)開(kāi)關(guān)、電氣負(fù)載管理系統(tǒng)（包括顯示控制屏、負(fù)載管理中心、固態(tài)功率控制器）、萬(wàn)用表、固定電阻負(fù)載、可調(diào)電阻負(fù)載等。

第二個(gè)階段，進(jìn)行真實(shí)機(jī)載環(huán)境下的試驗(yàn)驗(yàn)證。通過(guò)設(shè)計(jì)機(jī)上驗(yàn)證線路圖，選擇小電流測(cè)試系統(tǒng)負(fù)載和可調(diào)電阻負(fù)載，對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)功能進(jìn)行驗(yàn)證。試驗(yàn)選擇載機(jī)為某型運(yùn)輸機(jī)，試驗(yàn)設(shè)備包括：電氣負(fù)載管理系統(tǒng)機(jī)柜、固態(tài)功率控制器、萬(wàn)用表等。

目前，試驗(yàn)機(jī)測(cè)試系統(tǒng)改裝電氣負(fù)載管理系統(tǒng)已經(jīng)完成這兩個(gè)階段的驗(yàn)證，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，遠(yuǎn)程控制功能正確，可以應(yīng)用于未來(lái)實(shí)際工作中。

4 系統(tǒng)的應(yīng)用前景

試驗(yàn)機(jī)測(cè)試系統(tǒng)改裝電氣負(fù)載管理是基于大型飛機(jī)先進(jìn)電源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，充分發(fā)揮了分布式、固態(tài)配電系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，是發(fā)展的必然趨勢(shì)。這種分區(qū)域、分級(jí)的負(fù)載管理方式有利于大型試驗(yàn)機(jī)改裝電源系統(tǒng)配電設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)的成功應(yīng)用將使改裝電氣設(shè)計(jì)的自動(dòng)化管理水平達(dá)到一個(gè)質(zhì)的飛躍，也為實(shí)現(xiàn)未來(lái)全固態(tài)配電設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 禹興華，呂永建.先進(jìn)飛機(jī)自動(dòng)配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)研究[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2007（1）.

[2] 謝拴勤.葉留義.一種航空直流固態(tài)功率控制器的設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2010，18（7）：1553-1556.

[3] 劉鳴威.高艷霞.飛機(jī)電氣負(fù)載管理中心的設(shè)計(jì)研究[J].儀表技術(shù)，2011（1）.endprint

摘 要：該文通過(guò)分析先進(jìn)飛機(jī)的電氣電源管理系統(tǒng)，依據(jù)大型試驗(yàn)機(jī)測(cè)試系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)改裝工作的實(shí)際情況，提出測(cè)試系統(tǒng)負(fù)載管理的設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞：分布式 負(fù)載管理 固態(tài)配電

中圖分類(lèi)號(hào)：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）02（a）-0179-02

試驗(yàn)機(jī)測(cè)試系統(tǒng)改裝是指為了對(duì)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行各類(lèi)試飛測(cè)試任務(wù)而進(jìn)行的設(shè)計(jì)改裝工作，測(cè)試系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)改裝是指對(duì)試驗(yàn)機(jī)加裝的各類(lèi)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行合理配電設(shè)計(jì)、電纜制作、電纜敷設(shè)等工作。目前電氣改裝配電采用常規(guī)配電方式，基于接觸器、繼電器、熔斷器等器件的熱保護(hù)方式。其弊端是機(jī)上敷設(shè)電纜的重量大，電網(wǎng)敷設(shè)復(fù)雜，而且該配電方式僅對(duì)負(fù)載熱保護(hù)，不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)負(fù)載用電信息。

目前先進(jìn)飛機(jī)電網(wǎng)已經(jīng)開(kāi)始采用分布式、智能化的配電方式，而其作為試驗(yàn)機(jī)電源系統(tǒng)的一個(gè)部分，也應(yīng)適應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì)。針對(duì)某大型試驗(yàn)機(jī)改裝來(lái)說(shuō)，全機(jī)加裝測(cè)試設(shè)備多而且安裝區(qū)域分散，若采用常規(guī)配電方式，會(huì)對(duì)飛機(jī)電網(wǎng)帶來(lái)許多弊端，為了對(duì)全機(jī)測(cè)試系統(tǒng)負(fù)載進(jìn)行更好的管理，適應(yīng)未來(lái)先進(jìn)飛機(jī)的配電系統(tǒng)，特提出測(cè)試系統(tǒng)負(fù)載配電管理的設(shè)計(jì)方法，即分布式、智能化的配電管理，該設(shè)計(jì)方法不但能夠提高配電系統(tǒng)的可監(jiān)控性，而且減重效果明顯，非常適用于大型飛機(jī)的測(cè)試系統(tǒng)配電改裝。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

測(cè)試系統(tǒng)改裝電氣負(fù)載管理的設(shè)計(jì)，應(yīng)依據(jù)先進(jìn)飛機(jī)的分布式、智能化配電技術(shù)，并結(jié)合試驗(yàn)機(jī)測(cè)試系統(tǒng)改裝電氣配電的特點(diǎn)來(lái)提出。

分布式、智能化配電特點(diǎn)是：采用分布式匯流條和負(fù)載自動(dòng)管理技術(shù)。用電設(shè)備可以就近與配電匯流條相連，由計(jì)算機(jī)通過(guò)多路傳輸數(shù)據(jù)總線傳遞控制信號(hào)和狀態(tài)信息，經(jīng)固態(tài)功率控制器對(duì)負(fù)載進(jìn)行控制和保護(hù)。

試驗(yàn)機(jī)測(cè)試系統(tǒng)電氣改裝負(fù)載配電的特點(diǎn)是：測(cè)試系統(tǒng)改裝負(fù)載與原機(jī)電網(wǎng)必須隔離保護(hù)；測(cè)試系統(tǒng)改裝負(fù)載使用電源類(lèi)型的多樣化（如：直流 28 V、單相/三相交流115 V、交流220 V等）；測(cè)試系統(tǒng)負(fù)載供電采用開(kāi)關(guān)集中控制，并對(duì)每條支路負(fù)載實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)。

由上述分析得出，應(yīng)對(duì)常規(guī)集中式配電方式進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，即采用集中控制，分布式、智能化配電來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種新的配電方式既能滿足全機(jī)改裝設(shè)備、傳感器的供電需求，又能夠?qū)崿F(xiàn)負(fù)載的自動(dòng)控制與管理功能，它的未來(lái)應(yīng)用對(duì)飛機(jī)安全飛行、成功執(zhí)行試飛科目起著關(guān)鍵的作用。

1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)組成

測(cè)試系統(tǒng)改裝電氣負(fù)載管理是一種基于固態(tài)器件的計(jì)算機(jī)控制配電系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)成三級(jí)結(jié)構(gòu)：一級(jí)配電系統(tǒng)是顯控系統(tǒng)；二級(jí)配電系統(tǒng)是負(fù)載管理中心（控制計(jì)算機(jī)）；三級(jí)配電系統(tǒng)是固態(tài)功率控制器（SSPC）。這三級(jí)配電系統(tǒng)相互連接，并通過(guò)總線相互通信，完成對(duì)負(fù)載的配電管理。系統(tǒng)框圖如圖1所示（圖中實(shí)線表示電氣線路，虛線表示總線線路）。

固態(tài)功率控制器是負(fù)載管理的主要執(zhí)行器件，可根據(jù)負(fù)載的集中分布點(diǎn)，選擇在試驗(yàn)機(jī)上安裝的區(qū)域和數(shù)量，由于固態(tài)功率控制器設(shè)計(jì)小型化，便于分區(qū)域安裝在飛機(jī)的各個(gè)艙位，測(cè)試系統(tǒng)負(fù)載即可就近引電。

1.3 系統(tǒng)各部分工作原理

測(cè)試系統(tǒng)負(fù)載管理三級(jí)控制中，負(fù)載管理中心根據(jù)顯控系統(tǒng)的操作指令，向固態(tài)功率控制器傳輸控制指令；固態(tài)功率控制器根據(jù)指令，控制各個(gè)支路負(fù)載的接通和斷開(kāi)，并將各支路用電信息傳回負(fù)載管理中心；負(fù)載管理中心根據(jù)負(fù)載用電信息，向顯控系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)；顯控系統(tǒng)顯示各負(fù)載的用電信息和故障信息。整個(gè)系統(tǒng)在故障情況下可以重新配置，提高了自動(dòng)化、可視化、維護(hù)性和可靠性。

1.4 系統(tǒng)各部分功能

（1）顯控系統(tǒng)負(fù)責(zé)與用戶建立友好的操作及顯示界面，顯示各個(gè)支路的負(fù)載用電信息，設(shè)置用電負(fù)載的電流參數(shù)值，提示各支路供電故障原因等。

（2）負(fù)載管理中心負(fù)責(zé)控制整個(gè)供電系統(tǒng)，主要包含系統(tǒng)狀態(tài)獲取，實(shí)現(xiàn)故障判斷、通訊任務(wù)、供電請(qǐng)求任務(wù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)任務(wù)等。

（3）固態(tài)功率控制器負(fù)責(zé)控制用電負(fù)載的接通、斷開(kāi)，采集負(fù)載電流、電壓信號(hào)，與處理機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。

2 系統(tǒng)主要性能及特點(diǎn)

測(cè)試系統(tǒng)改裝電氣負(fù)載管理必須保證輸出到各個(gè)負(fù)載的電能符合質(zhì)量要求。該系統(tǒng)與常規(guī)配電系統(tǒng)相比較，主要優(yōu)勢(shì)有：提高了測(cè)試系統(tǒng)負(fù)載供電可靠性，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障和預(yù)測(cè)故障，在飛機(jī)應(yīng)急或故障狀態(tài)下，根據(jù)負(fù)載的優(yōu)先級(jí)自動(dòng)完成負(fù)載的切除，并保證向關(guān)鍵測(cè)試設(shè)備提供不中斷供電；提高維護(hù)性，地面維護(hù)人員可以根據(jù)故障信息很快判斷出故障點(diǎn)及原因；固態(tài)功率控制器可分區(qū)域配電，大大減少了饋電線路的密集程度。

3 系統(tǒng)的驗(yàn)證試驗(yàn)

經(jīng)過(guò)論證分析，系統(tǒng)已設(shè)計(jì)完成，需要對(duì)該系統(tǒng)的功能、性能進(jìn)行可靠性驗(yàn)證，驗(yàn)證試驗(yàn)通過(guò)兩個(gè)階段完成：

第一個(gè)階段，進(jìn)行地面試驗(yàn)驗(yàn)證。通過(guò)組建地面試驗(yàn)設(shè)備，模擬負(fù)載的自動(dòng)控制過(guò)程，對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)功能（如實(shí)時(shí)監(jiān)控、過(guò)流保護(hù)、遠(yuǎn)程控制等）進(jìn)行驗(yàn)證。試驗(yàn)設(shè)備包括：可調(diào)直流電源1臺(tái)、自動(dòng)保護(hù)開(kāi)關(guān)、電氣負(fù)載管理系統(tǒng)（包括顯示控制屏、負(fù)載管理中心、固態(tài)功率控制器）、萬(wàn)用表、固定電阻負(fù)載、可調(diào)電阻負(fù)載等。

第二個(gè)階段，進(jìn)行真實(shí)機(jī)載環(huán)境下的試驗(yàn)驗(yàn)證。通過(guò)設(shè)計(jì)機(jī)上驗(yàn)證線路圖，選擇小電流測(cè)試系統(tǒng)負(fù)載和可調(diào)電阻負(fù)載，對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)功能進(jìn)行驗(yàn)證。試驗(yàn)選擇載機(jī)為某型運(yùn)輸機(jī)，試驗(yàn)設(shè)備包括：電氣負(fù)載管理系統(tǒng)機(jī)柜、固態(tài)功率控制器、萬(wàn)用表等。

目前，試驗(yàn)機(jī)測(cè)試系統(tǒng)改裝電氣負(fù)載管理系統(tǒng)已經(jīng)完成這兩個(gè)階段的驗(yàn)證，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，遠(yuǎn)程控制功能正確，可以應(yīng)用于未來(lái)實(shí)際工作中。

4 系統(tǒng)的應(yīng)用前景

試驗(yàn)機(jī)測(cè)試系統(tǒng)改裝電氣負(fù)載管理是基于大型飛機(jī)先進(jìn)電源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，充分發(fā)揮了分布式、固態(tài)配電系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，是發(fā)展的必然趨勢(shì)。這種分區(qū)域、分級(jí)的負(fù)載管理方式有利于大型試驗(yàn)機(jī)改裝電源系統(tǒng)配電設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)的成功應(yīng)用將使改裝電氣設(shè)計(jì)的自動(dòng)化管理水平達(dá)到一個(gè)質(zhì)的飛躍，也為實(shí)現(xiàn)未來(lái)全固態(tài)配電設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 禹興華，呂永建.先進(jìn)飛機(jī)自動(dòng)配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)研究[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2007（1）.

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[3] 劉鳴威.高艷霞.飛機(jī)電氣負(fù)載管理中心的設(shè)計(jì)研究[J].儀表技術(shù)，2011（1）.endprint