0 引言

隨著多電直升機(jī)和全電直升機(jī)的發(fā)展，直升機(jī)上的各種電子設(shè)備日益增多，用電量不斷增加，整個供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制越來越復(fù)雜，供電系統(tǒng)的浪涌、尖峰等瞬態(tài)變化過程會對電源系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響。為實(shí)現(xiàn)對直升機(jī)機(jī)載設(shè)備的電源特性測試和監(jiān)控，完成各種電源特性測試試驗(yàn)，提升機(jī)載設(shè)備的性能和功能，本項(xiàng)目開發(fā)了一套直升機(jī)機(jī)載電源特性測試系統(tǒng)，可基于電源測試標(biāo)準(zhǔn)GJB181—1986、

GJB181A—2003、GJB181B—2012、MIL-STD-704F和RTCA/DO-160G，完成機(jī)載設(shè)備電源特性測試，對不同的測試架構(gòu)可進(jìn)行自動切換，無須重復(fù)接線，同時能夠?qū)y試過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析、波形顯示[1-2]。

1電源特性測試系統(tǒng)的總體方案

電源特性測試系統(tǒng)的總體方案如圖1所示。

電源特性測試系統(tǒng)由電源特性測試軟件基于 GJB181—1986、GJB181A—2003、GJB181B—2012、MIL-STD-704F和RTCA/DO-160G測試標(biāo)準(zhǔn)來控制6套APS15000線性功放和1臺LVA2500線性功放輸出不同的電壓波形，根據(jù)測試架構(gòu)的需要由自動切換控制軟件來控制測試架構(gòu)切換機(jī)柜中的接觸器的通道實(shí)現(xiàn)不同測試架構(gòu)的切換，最后通過測試臺架的接線柱輸出到被測試設(shè)備上，從而實(shí)現(xiàn)將不同的測試電源波形施加到被測試設(shè)備上進(jìn)行試驗(yàn)。

整個測試系統(tǒng)在進(jìn)行電源特性測試時，能夠同步對測試過程中的電壓、頻率和電流信號數(shù)據(jù)進(jìn)行波形顯示、數(shù)據(jù)存儲、測試參數(shù)校準(zhǔn)和測試報告自動生成，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整個測試試驗(yàn)過程的閉環(huán)。

2電源特性測試系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1電源特性測試系統(tǒng)硬件設(shè)備組成

電源特性測試系統(tǒng)由低壓高頻信號發(fā)生器、四象限線性功率放大器、尖峰信號發(fā)生器、連接網(wǎng)絡(luò)（PLC模塊）、自動切換控制軟件測試計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集裝置、無感校準(zhǔn)電阻柜等硬件裝置和連接網(wǎng)絡(luò)組成，如圖2所示。

2.2 測試拓?fù)湓O(shè)計(jì)原理

電源特性測試項(xiàng)具有常規(guī)測試、單相畸變頻譜測試、三相畸變頻譜測試、尖峰信號注入測試、校準(zhǔn)電阻接入測試5種測試的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)切換功能，每種功能的測試拓?fù)淙缦隆?/p>

2.2.1常規(guī)測試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的常規(guī)測試拓?fù)淙鐖D3所示。

2.2.2單相畸變頻譜測試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的單相畸變頻譜測試拓?fù)淙鐖D4所示。

2.2.3三相畸變頻譜測試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的三相畸變頻譜測試拓?fù)淙鐖D5所示。

2.2.4尖峰信號注入測試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的尖峰注入測試拓?fù)淙鐖D6所示。

2.2.5校準(zhǔn)電阻接入測試

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的校準(zhǔn)電阻接入測試拓?fù)淙鐖D7所示。

試驗(yàn)過程中，電源特性測試轉(zhuǎn)換裝置通過繼電器的控制實(shí)現(xiàn)所需電感、電容、電阻、隔離變壓器、尖峰發(fā)生器以及線路的自動切換，整個過程可以通過測試控制計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。

3電源特性測試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1電源特性測試軟件整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

整個電源特性測試軟件采用模塊化設(shè)計(jì)思路，模塊之間既相互獨(dú)立又相互耦合，這樣不僅有利于提高軟件的穩(wěn)定性，還方便后續(xù)對軟件的升級擴(kuò)展，如圖8所示。

3.2 自動切換控制軟件設(shè)計(jì)

自動切換控制軟件通過控制PLC實(shí)現(xiàn)對接觸器的切換，實(shí)現(xiàn)5種測試（常規(guī)測試、單相畸變頻譜測試、三相畸變頻譜測試、尖峰信號注入測試和校準(zhǔn)電阻接入測試）的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)切換功能，該軟件設(shè)計(jì)工作如下。

3.2.1 軟件整體設(shè)計(jì)架構(gòu)

自動切換控制軟件的整體架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖9所示。

按照圖9所示，整個自動切換控制軟件采用模塊化設(shè)計(jì)思路，軟件能夠同時控制PLC控制器和無感校準(zhǔn)電阻柜。系統(tǒng)架構(gòu)采用頂層設(shè)計(jì)結(jié)合模塊設(shè)計(jì)，兩套控制線路相互獨(dú)立，這樣不僅有利于提高軟件的穩(wěn)定性，還方便了后續(xù)對軟件的升級擴(kuò)展。

整個軟件與被控設(shè)備之間是通過RS485串口通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的，系統(tǒng)硬件連接可靠，數(shù)據(jù)傳輸和指令控制穩(wěn)定。

3.2.2 自動切換控制軟件集成開發(fā)

基于某平臺進(jìn)行自動切換控制軟件的開發(fā)，軟件代碼采用數(shù)據(jù)流方式執(zhí)行，根據(jù)總體設(shè)計(jì)架構(gòu)和功能開發(fā)的需求，完成自動切換控制軟件的開發(fā)，軟件整體界面如圖10所示。

自動切換控制軟件的特點(diǎn)：

1）當(dāng)切換到某個測試架構(gòu)時，能夠?qū)λ虚]合的開關(guān)和線路的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時顯示。

2）測試標(biāo)準(zhǔn)中的每一個測試項(xiàng)均能在自動切換控制軟件中映射一種測試架構(gòu)（完全包括技術(shù)協(xié)議中要求的架構(gòu)），點(diǎn)擊\"切換電路\"操作即完成線路架構(gòu)切換。

3）三相無感校準(zhǔn)電阻柜加減載控制：可以對A相、B相、C相的負(fù)載大小進(jìn)行設(shè)定，并通過加載和卸載按鈕控制指令的下發(fā)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)帶載測試，如圖11所示。

4測試機(jī)柜布置

基于架構(gòu)切換的需求，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的測試架構(gòu)切換機(jī)柜，機(jī)柜特點(diǎn)為：

1）能夠滿足不同測試架構(gòu)的切換；2）內(nèi)部帶有排風(fēng)系統(tǒng)和照明系統(tǒng)，方便系統(tǒng)散熱和內(nèi)部設(shè)備檢修；3）機(jī)柜外部安裝有“應(yīng)急停止\"按鈕，用于整個系統(tǒng)緊急停止；4機(jī)柜外部有系統(tǒng)測試狀態(tài)指示燈，用于對設(shè)備工作和測試狀態(tài)的指示。

5 試驗(yàn)測試

對整個測試系統(tǒng)開展軟件基本功能測試，包括對“測試項(xiàng)\"選擇功能及參數(shù)設(shè)置、“導(dǎo)入”“導(dǎo)出”“鏈接”“配置PLC”“接通功放”和\"測試”的測試操作，測試結(jié)果表明，可按預(yù)定的功能完成所需的性能測試。同時對測試項(xiàng)控制輸出進(jìn)行測試，包括基于GJB181—1986、GJB181A—2003、GJB181B—2012、MIL-STD-704F和RTCA/DO-160G測試項(xiàng)控制輸出測試，并對電源特性測試軟件和數(shù)據(jù)采集分析軟件的協(xié)同工作功能進(jìn)行測試驗(yàn)證，測試結(jié)果表明，所有測試項(xiàng)均能控制輸出，同時可完成電源特性測試軟件和數(shù)據(jù)采集軟件的協(xié)同控制。其中，TAC108的協(xié)同控制結(jié)果如圖12所示，三相尖峰信號注入測試結(jié)果如圖13所示。測試結(jié)果表明，電源特性測試系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，系統(tǒng)功能及性能指標(biāo)滿足所規(guī)定的要求。

6 結(jié)論

本項(xiàng)目研制的以三相無感校準(zhǔn)電阻柜、測試架構(gòu)切換機(jī)柜、APS15000線性功放、LVA2500線性功放、尖峰信號發(fā)生器以及電源特性測試軟件、自動切換軟件組成的電源特性測試系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)基于GJB181—1986、GJB181A—2003、GJB181B—2012、MIL-STD-704F和RTCA/DO-160G測試標(biāo)準(zhǔn)的電源特性測試。典型樣品試驗(yàn)表明，本項(xiàng)目研制的電源特性測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

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[2]崔紅梅.基于LabVIEWamp;LabWindows/CVI平臺的虛擬測試與分析儀的研究與開發(fā)[D].呼和浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，2004.

收稿日期：2025-03-14作者簡介：郭世旭 （1991-） ，男，江西贛州人，高級工程師，研究方向：機(jī)載電氣系統(tǒng)及產(chǎn)品、測試設(shè)備的開發(fā)。

研討會論文集，2017：361-367.

[4]黃偉，楊劍峰，謝國鴻，等.大型W火焰鍋爐滅火原因分析及對策[J].電力建設(shè)，2010，31（2）：77-80.

作者簡介：楚昊升 （1989-） ，男，河南長葛人，助理工程師，集控機(jī)組長，研究方向：火電機(jī)組深度調(diào)峰技術(shù)的應(yīng)用。