CN103197244A - 飞机直流发电机的通用测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了飞机直流发电机的通用测试系统，包括：同步电机，用于驱动被测飞机直流发电机；电机拖动系统，用于调速控制所述同步电机；负载系统，用于对被测飞机直流发电机提供负载；控制系统，用于控制被测飞机直流发电机的测试条件并检测被测飞机直流发电机的测试结果；所述控制系统分别连接同步电机、电机拖动系统、负载系统和被测被测飞机直流发电机，所述负载系统与被测飞机直流发电机相连，所述电机拖动系统与同步电机相连，所述被测飞机直流发电机安装于同步电机上。本发明能实现对各种类型飞机直流发电机的通用测试。

Description

飞机直流发电机的通用测试系统

技术领域

本发明涉及测试系统，具体涉及飞机直流发电机的通用测试系统。

背景技术

直流发电机组件是将机械能转化为电能的一种机电装置，可以将由驱动器提供的机械转动能量，转化为直流电输出给供电线路。直流发电机目前在小型客机上的飞机动力系统中使用，装机数量较多，故障拆换量较大，故需对飞机直流发电机进行测试，以保证正常使用。

飞机直流发电机的测试，就是模拟飞机发电机在运行中输出电能的情形，对飞机直流发电机施加不同需求的载荷，观察飞机直流发电机的工作状态，对飞机直流发电机施加的载荷模拟飞机中的带载运行情况，确定其运行状态。然而，目前的测试系统功能单一，随着市场或发电机设备测试要求的变化，飞机直流发电机硬件构型和测试软件的扩展修改复杂，这都将使得目前的测试系统不具备通用性，不便于测试各种飞机直流发电机。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供飞机直流发电机的通用测试系统，实现对各种类型飞机直流发电机的通用测试。

为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：

飞机直流发电机的通用测试系统，包括：

同步电机，用于驱动被测飞机直流发电机；

电机拖动系统，用于调速控制所述同步电机；

负载系统，用于对被测飞机直流发电机提供负载；

控制系统，用于控制被测飞机直流发电机的测试条件并检测被测飞机直流发电机的测试结果；

所述控制系统分别连接同步电机、电机拖动系统、负载系统和被测被测飞机直流发电机，所述负载系统与被测飞机直流发电机相连，所述电机拖动系统与同步电机相连，所述被测飞机直流发电机安装于同步电机上；

通过对所述控制系统设定测试参数，将控制系统由同步电机、电机拖动系统、负载系统、被测飞机直流发电机中测量获得的参数数据与所设定测试参数进行比较，再发出控制信号控制所述电机拖动系统对同步电机进行调速，并发出控制信号控制调整负载系统的负载容量，从而完成被测飞机直流发电机的测试。

在上述基础上，本发明可做如下改进：

本发明所述控制系统包括主控制器和辅助控制器，所述主控制器分别连接分别连接同步电机、电机拖动系统、负载系统，并分别测量获得同步电机、电机拖动系统、负载系统的参数数据；所述辅助控制器与被测飞机直流发电机连接，并测量飞机直流发电机的参数数据，以便通过分立的主控制器和辅助控制避免互相影响控制信号和处理结果。

本发明所述被测飞机直流发电机上配有分别用于对被测飞机直流发电机进行温度、转速、电压、电流、轴承电阻和电压波纹测量的传感器，所述辅助控制器具有一一对应连接各传感器的PCI接口。

本发明所述控制系统配有用于显示测量获得的各参数数据的显示器，以在自动控制的基础上，通过显示器显示的数据进行人工监测。

本发明所述电机拖动系统包括功率控制模块、软件控制模块和速度调节按键，所述功率控制模块分别与同步电机、软件控制模块相连，所述软件控制模块与主控制器相连，该软件控制模块连接有速度调节按键；所述功率控制模块通过软件控制模块并根据所述控制系统的控制信号自动对同步电机进行调速，或通过速度调节按键手动控制同步电机进行调速。

本发明所述同步电机上设有用于检测同步电机转速的转速传感器，该转速传感器分别与主控制器和功率控制模块相连。

本发明所述同步电机上设有用于同步电机过载保护的过载保护开关和用于同步电机过温保护的温度保护开关，所述过载保护开关和温度保护开关分别与主控器相连。

本发明所述负载系统配有控制面板，该控制面板上设有用于手动调整负载容量的负载控制按钮和用于手动断开负载系统电源的安全开关，以便进行人工手动调载和人工手动卸载。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

（1）本发明通过控制系统可根据不同的被测飞机直流发电机的需求，设定测试参数实现对被测飞机直流发电机的测试条件模拟，同时实时获得同步电机、电机拖动系统、负载系统和被测被测飞机直流发电机的各项参数数据，从而可在比较获得的参数数据和设定测试参数后，发出控制信号对同步电机、电机拖动系统、负载系统和被测被测飞机直流发电机进行控制，以满足不同被测飞机直流发电机的通用测试；

（2）本发明可通过对电机拖动系统的软件控制模块进行被测飞机直流发电机适应性编程，在主控制器的控制信号指令下自动调节同步电机的转速；

（3）本发明可通过显示器显示各测量获得的参数和被测直流发电机的测试结果，便于人工监测；

（4）本发明功率控制模块和负载系统均可人工手动控制，拓宽了被测飞机直流发电机的适用性，也保证了使用安全。

（5）本发明通过各个用于电压、电阻、温度、转速等的传感器和控制系统形成闭环回路控制，同时通过控制系统和电机系统进行编程，可自主生成形象直观的操作界面，使得系统有着高度开放性，利于功能升级和扩展。

附图说明

图1为本发明通用测试系统的连接框图；

图2为本发明辅助控制器通过PCI接口与同步电机的各传感器连接的示意图。

具体实施方式

如图1所示的飞机直流发电机的通用测试系统，该通用测试系统包括：用于驱动被测飞机直流发电机同步电机、用于调速控制所述同步电机电机拖动系统、用于对被测飞机直流发电机提供负载负载系统和用于控制被测飞机直流发电机的测试条件并检测被测飞机直流发电机的测试结果的控制系统。

控制系统控制系统采样Avtron公司的控制系统，包括主控制器和辅助控制器，主控制器分别连接分别连接同步电机、电机拖动系统、负载系统，并分别测量获得同步电机、电机拖动系统、负载系统的参数数据；辅助控制器与被测飞机直流发电机连接，并测量飞机直流发电机的参数数据。本实施例的控制系采用NI（美国国家仪表）的LabVIEW二次开发软件系统，配合界面显示模块（即显示器）和数据处理模块，实时显示测试状态和测试参数，协助排故，结构紧凑，性能稳定，可靠性好。

被测飞机直流发电机安装于同步电机上，被测飞机直流发电机由同步电机驱动旋转而发电。在同步电机上设有转速传感器，该转速传感器分别与主控制器和功率控制模块相连，同步电机的转速数据可传送至主控制器和功率控制模块，受功率控制模块和主控制器控制。同步电机上还设有用于同步电机过载保护的过载保护开关和用于同步电机过温保护的温度保护开关，过载保护开关和温度保护开关分别与主控器相连，由控制器检测到同步电机过载或过温时，自动断开同步电机的电源，实现保护。其中，测试台架便于稳定测试被测件，使用通用电气接头和安装夹具即可，对于不同形状的被测件，只需对应适配做相应的夹具和适配器即可。

本实施例中，同步电机稳定固定在测试台架上，并选用型号1FE1的同步电机，其可以提供最大26.5N.m的扭矩，最高转速为15000rpm，额定转速为7500rpm，额定功率达到21kW，该同步电机可以在带载时也能达到最高转速，适用于高转速、低转矩负载驱动加载测试，包括低转速驱动、过速和额定转速测试等。

如图2所示，被测飞机直流发电机上配有分别用于对被测飞机直流发电机进行温度、转速、电压、电流、轴承电阻和电压波纹测量的传感器，以及控制被测飞机直流发电机动作的继电器模块，辅助控制器具有一一对应连接各传感器的PCI接口，以PCI总线进行连接通讯。其中，传感器具体采用热电偶模块、转速传感器、万用表卡和示波器等相应测量功能的装置，可采集被测件的工作参数和通讯数据,分别实现队被测飞机直流发电机的转速测量、温度测量、电阻测量、电流测量、电压测量和电压波纹测量。

电机拖动系统采用西门子的电机拖动系统，包括功率控制模块、软件控制模块和速度调节按键，功率控制模块分别与同步电机、软件控制模块相连，软件控制模块与主控制器相连，该软件控制模块连接有速度调节按键；功率控制模块通过软件控制模块并根据控制系统的控制信号自动对同步电机进行调速，也可通过速度调节按键手动控制同步电机进行调速。对于不同的被测飞机直流发电机，可在主控器中设定不同的测试参数，在软件控制模块中编制不同的调速程序，实现适应性的模拟测试环境。该电机拖动系统是闭环控制系统，根据控制系统的控制信号指令信号调整和控制同步电机的转速，且手动和自动都是通过功率控制模块来实现同步电机的转速控制。该电机拖动系统操作方便，可以对组件进行手动测试，也可以通过编写的程序进行全自动测试。

负载系统具有负载箱并配有控制面板，采用Avtron公司的负载系统。控制面板主要用于手动控制。自动控制和手动控制都是通过对负载箱的相关继电器进行操作来实现不同载荷需求。负载箱在28伏直流时可提供5、10、10、25、50、100、100、200和500安培以及总量为1000安培的载荷，负载箱的最高安全工作电压为31直流伏。该负载箱的分辨率为5安培，可适用于各种直流发电机的测试使用。负载箱带有门保护开关，门打开时处于保护状态，无法加电工作，以保证停机维修时的安全。控制面板上设有用于手动调整负载容量的负载控制按钮和用于手动断开负载系统电源的安全开关，以便进行人工手动调载和人工手动卸载。

在控制系统中配有用于显示测量获得的各参数数据的显示器，由辅助控制器测量获得被测飞机直流发电机上的各个功能参数，以及主控制器测量获得的各数据参数都在显示器中显示，用于在自动控制的基础上，通过显示器显示的数据参数进行人工监测，再通过各手动开关进行手动操作，用于辅助或备用控制测试。

本系统的工作原理：

通过对主控制器、软件控制模块设定测试参数，将主控制器由同步电机、电机拖动系统、负载系统、被测飞机直流发电机中测量获得的参数数据与所设定测试参数进行比较，由主控制器再发出控制信号控制电机拖动系统对同步电机进行调速，主控制器并且发出控制信号控制调整负载系统的负载容量，完成对被测飞机直流发电机的模拟环境，被测飞机直流发电机测试过程中的功能参数由辅助控制器由测量获得，这些功能参数在主控制器中处理而获得测试结果。具体是：主控制器通过控制总线连接同步电机启动和调速，控制负载箱容量的调整和读取测试数据，同时经控制总线通过功率控制模块对同步电机进行调速并同时读取加载数据，将负载箱加载和同步电机调速参数数据在显示器上的同一个测试界面上显示；辅助控制台通过NI（美国国家仪表）的PCI接口卡连接控制被测飞机直流发电机，采集被测件的电压、电流、电阻等工作参数和测试数据。

本发明的实施方式不限于此，按照本发明的上述内容，利用本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (8)

1.飞机直流发电机的通用测试系统，其特征在于包括：

同步电机，用于驱动被测飞机直流发电机；

电机拖动系统，用于调速控制所述同步电机；

负载系统，用于对被测飞机直流发电机提供负载；

控制系统，用于控制被测飞机直流发电机的测试条件并检测被测飞机直流发电机的测试结果；

所述控制系统分别连接同步电机、电机拖动系统、负载系统和被测被测飞机直流发电机，所述负载系统与被测飞机直流发电机相连，所述电机拖动系统与同步电机相连，所述被测飞机直流发电机安装于同步电机上；

通过对所述控制系统设定测试参数，将控制系统由同步电机、电机拖动系统、负载系统、被测飞机直流发电机中测量获得的参数数据与所设定测试参数进行比较，再发出控制信号控制所述电机拖动系统对同步电机进行调速，并发出控制信号控制调整负载系统的负载容量，从而完成被测飞机直流发电机的测试。

2.根据权利要求1所述的飞机直流发电机的通用测试系统，其特征在于：所述控制系统包括主控制器和辅助控制器，所述主控制器分别连接分别连接同步电机、电机拖动系统、负载系统，并分别测量获得同步电机、电机拖动系统、负载系统的参数数据；所述辅助控制器与被测飞机直流发电机连接，并测量飞机直流发电机的参数数据。

3.根据权利要求2所述的飞机直流发电机的通用测试系统，其特征在于：所述被测飞机直流发电机上配有分别用于对被测飞机直流发电机进行温度、转速、电压、电流、轴承电阻和电压波纹测量的传感器，所述辅助控制器具有一一对应连接各传感器的PCI接口。

4.根据权利要求1-3任一项所述的飞机直流发电机的通用测试系统，其特征在于：所述控制系统配有用于显示测量获得的各参数数据的显示器。

5.根据权利要求2或3所述的飞机直流发电机的通用测试系统，其特征在于：所述电机拖动系统包括功率控制模块、软件控制模块和速度调节按键，所述功率控制模块分别与同步电机、软件控制模块相连，所述软件控制模块与主控制器相连，该软件控制模块连接有速度调节按键；所述功率控制模块通过软件控制模块并根据所述控制系统的控制信号自动对同步电机进行调速，或通过速度调节按键手动控制同步电机进行调速。

6.根据权利要求5所述的飞机直流发电机的通用测试系统，其特征在于：所述同步电机上设有用于检测同步电机转速的转速传感器，该转速传感器分别与主控制器和功率控制模块相连。

7.根据权利要求5所述的飞机直流发电机的通用测试系统，其特征在于：所述同步电机上设有用于同步电机过载保护的过载保护开关和用于同步电机过温保护的温度保护开关，所述过载保护开关和温度保护开关分别与主控器相连。

8.根据权利要求1-3任一项所述的飞机直流发电机的通用测试系统，其特征在于：所述负载系统配有控制面板，该控制面板上设有用于手动调整负载容量的负载控制按钮和用于手动断开负载系统电源的安全开关。

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