专利名称：一种航空发动机地面试车用交流电机加载控制装置的制作方法
技术领域：
本发明属于电机控制技术领域，特别涉及一种航空发动机地面试车用交流电机加载控制装置。
背景技术：
目前航空发动机配装两种交流发电机，为此也选用两种类型的交流发电机加载控制装置一种是分体式的俄制控制装置，包括电压调节装置(L· P H 120 T 5 A)、控制保护装置(i^y c ι^ 376 Τ)及安装底座，该装置内部结构相当复杂，采用封装结构，具有技术保护功能，而且价格昂贵。另一种加载控制装置是国产化的模拟型控制装置(KZQ-4)，封装结构，维修很困难。两种类型的加载控制装置在试车中时常出现故障，由于均没有细致的控制原理图，也没有智能报警功能，造成排故很困难，基本都是采用直接更换备件的方式排故，这样不仅给生产带来不变，而且要花费大笔资金来准备足够的备件。

发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种航空发动机地面试车用交流电机加载控制
直ο该装置包括机箱、开关量输出模块、开关量输入模块、励磁电源驱动模块、CPU中央处理器、电源转换模块、电源处理模块、电压信号处理模块、电流信号处理模块、航空插头输入接口、航空插头输出接口、故障及状态指示接口、开关按钮及插头输入接口、通讯接口和数据显示仪表；其中开关量输出模块、开关量输入模块、励磁电源驱动模块、CPU中央处理器、电源转换模块、电源处理模块、电压信号处理模块和电流信号处理模块均装配在机箱内；开关按钮及插头输入接口连接开关量输入模块的输入端，开关量输入模块的输出端连接CPU中央处理器的输入端，电源处理模块的输出端分别连接电源转换模块、电压信号处理模块和电流信号处理模块的输入端，电源转换模块、电压信号处理模块和电流信号处理模块的输出端分别连接CPU中央处理器的输入端，航空插头输入接口连接电压信号处理模块和电流信号处理模块的输入端，CPU中央处理器的输出端分别连接开关量输出模块、励磁电源驱动模块、通讯接口和数据显示仪表的输入端，开关量输出模块的输出端连接故障及状态指示接口，励磁电源驱动模块的输出端连接航空插头输出接口。该装置首先将 220V交流电源进行处理整流变成-24V电源给信号处理模块上的元器件供电，电源转换模块是将-24V电转换为CPU能够接受使用的适当电压。打开开关按钮接通各路供电，然后通过航空插头输入端口将3路电压及3路电流信号接入信号处理模块，进行比较运算处理，并通过CPU中央处理器进行处理，随时输出一个占空比信号到励磁电流驱动模块，形成一个动态控制交流发电机输出电压恒定的励磁电流，来控制交流发电机的发电电压基本恒定。同时各路参数直接输出到数据显示仪表进行实时显示，运行状态及报警信号输出到面板上的状态及故障报警指示。开关量的输入输出设有专门的模块进行处理，主要是一些状态情况及保护参数的临界点。通讯接口是为该装置维护时或者调试运行时连接计算机用的。该装置的控制系统包括7个模块分别为硬件平台初始化模块、信号采集与处理模块、PID算法模块、信号输出模块、通讯模块、任务调度模块和监控保护模块。硬件平台初始化模块完成对本硬件平台设备的初始化，初始化设备包括看门狗、 IO端口、串口通讯、PWM输出设备、中断向量、时钟和AD转换。信号采集与处理模块完成三相电流、电压信号的模拟量采集与滤波处理，三相频率信号的采集与滤波处理，三路27V开关量输入信号的采集与消抖处理。PID算法模块按设定的电压控制器，根据采集的三相电压、电流信号，采用PID算法计算得到PWM控制信号。信号输出模块通过IO端口实现“脱开横转、滑油压力低、滑油压力高、频率低、交发状态“等开关量信号输出；通过定时器将PID算法模块计算得到的PWMM波形输出。通讯模块实现与上位机的通讯功能；通讯刷新周期IS ；协议中数据头为 OxAAAAAAAAAA,数据尾ΟχΙΛ，共有M个字节数据。任务调度模块实现信号采集处理、PID算法模块、信号输出、通讯模块、监控保护模块的时间资源调度分配。监控保护模块实现所要求的发电机保护功能。本发明控制软件可实现交流发电机115V恒压控制功能，发电机状态监控及保护功能。1.控制软件监控告警功能如下a)当有发动机N2转速大于57%，并采集到滑油压力低信号时输出滑油压力低告
警信号；b)当有发动机N2转速大于57%，并采集到滑油温度高信号时输出滑油温度高告
警信号；c)当有发动机N2转速大于57%，并三相电压频率< 370Hz时，输出欠频告警信号；d)当有发动机N2转速大于57%，输出滑油压力低、滑油温度高、欠频三路告警信号任一路时，3秒后输出脱开恒转信号。e)当有发动机N2转速大于57%，并且三相电压之间压差大于5V时，停止励磁电流输出；f)当三相电压均未采集到，输出交发状态信号。2.控制软件恒压控制功能本系统主要采用的控制策略是PWM控制方式。PWM控制方式的重要特征之一是占空比大小由PI算法输出决定。为了提高系统的响应速度/减小系统的超调量，本设计采用了积分分离的PI控制算法，调节器的输入量为输出电压给定与反馈电压的偏差值，输出决定了占空比的大小。在调节器中弓I入积分环节的目的是为了消除静差/提高精度。在误差很大时采用了最强控制输入方法，在小误差时引入积分分离的控制算法。这样既保持了积分作用，又减小了超调量/提高了响应速度，使得控制性能性能有了较大的改善。具体实现如下。
权利要求
1.一种航空发动机地面试车用交流电机加载控制装置，其特征在于该装置包括机箱、开关量输出模块、开关量输入模块、励磁电源驱动模块、CPU中央处理器、电源转换模块、 电源处理模块、电压信号处理模块、电流信号处理模块、航空插头输入接口、航空插头输出接口、故障及状态指示接口、开关按钮及插头输入接口、通讯接口和数据显示仪表；开关按钮及插头输入接口连接开关量输入模块的输入端，开关量输入模块的输出端连接CPU中央处理器的输入端，电源处理模块的输出端分别连接电源转换模块、电压信号处理模块和电流信号处理模块的输入端，电源转换模块、电压信号处理模块和电流信号处理模块的输出端分别连接CPU中央处理器的输入端，航空插头输入接口连接电压信号处理模块和电流信号处理模块的输入端，CPU中央处理器的输出端分别连接开关量输出模块、励磁电源驱动模块、通讯接口和数据显示仪表的输入端，开关量输出模块的输出端连接故障及状态指示接口，励磁电源驱动模块的输出端连接航空插头输出接口。
2.按权利要求1所述的航空发动机地面试车用交流电机加载控制装置，其特征在于 所述的开关量输出模块、开关量输入模块、励磁电源驱动模块、CPU中央处理器、电源转换模块、电源处理模块、电压信号处理模块和电流信号处理模块均装配在机箱内。
全文摘要
一种航空发动机地面试车用交流电机加载控制装置，属于电机控制技术领域。该装置包括机箱、开关量输出模块、开关量输入模块、励磁电源驱动模块、CPU中央处理器、电源转换模块、电源处理模块、电压信号处理模块、电流信号处理模块、航空插头输入接口、航空插头输出接口、故障及状态指示接口、开关按钮及插头输入接口、通讯接口和数据显示仪表。本发明的优点结构明了，控制简单可靠，具有智能化的报故功能，整个设计采用板卡模式，拆装方便，外接航空插头与试车台系统连接，不改变原有试车台的控制线路，经济可靠方便。
文档编号G01M15/02GK102158162SQ20111002983
公开日2011年8月17日 申请日期2011年1月27日 优先权日2011年1月27日
发明者刘国庆, 姜凤, 张志刚, 范世新, 荆涛 申请人:沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司