CN106467025B - 一种电源管理控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及航空电力电子技术领域，涉及一种电源管理控制装置，针对飞机上多电源设备庞杂的结构，采用电源管理控制装置，对电源设备进行统一管理和控制，通过数据采集、逻辑运算；实现了40蓄电池组和25蓄电池组充、放电的控制，1号静止变流器和2号静止变流器余度控制，机上电源到地面电源的切换控制，左、右枢纽电源供电转换控制，飞控系统应急供电转换的控制，单发电机供电模式控制；以改善飞机上多电源设备庞杂的结构，减轻了机体重量，降低了成本，提高了飞机可靠性和性能指标。

Description

一种电源管理控制装置

技术领域

本发明涉及航空电力电子技术领域，涉及一种电源管理控制装置，特别适用于教练机。

背景技术

随着飞机越来越依赖于电力的支持，电气系统在过去的几年中取得了重大的进步；航空电源是飞机的第二大能源，在飞机电气系统中占有核心的地位，电源系指电源系统和配电系统的总称。

目前，随着机载电子设备的大大增加，对飞机电源系统的功率和保障性提出了更高的要求。同时，由于飞机电源系统庞大，电源设备多，如：低压直流系统、变频交流系统、恒速恒频交流系统、变速恒频交流系统、高压直流系统、二次电源(包括变流机、静止变流器、变压整流器、变压器、变频器、变换器)、蓄电池组等电源设备分布在飞机各个部位，总体格局在布局上、能量利用上、控制信息共享上都不是最优的，使得机体重量重、可靠性低、维护性差、保障费用高，大大制约了飞机性能的提高。

发明内容

本发明目的：

本发明型的目的是提供一种电源管理控制装置，特别是教练机的电源管理控制装置，统一管理机上蓄电池组、主汇流条、变流器、发电机等电源设备，同时对以上电源设备状态信息进行实时采集及供电控制、处理、输出；解决飞机电源系统汇流条之间的自动装换控制，实现机上电源到地面电源的切换控制，实现左、右枢纽电源供电转换控制，以改善飞机上多电源设备庞杂的结构，保障机载用电设备及机载电子设备的正常工作并为飞行员提供良好的工作环境，从而提高飞机可靠性，降低成本。

本发明技术方案：

本发明提供的一种电源管理控制装置，所述飞机电源管理控制装置具有独立的数据采集、离散量控制、故障分类以及大容量数据存储的功能，通过数据线、电源线与蓄电池组、变流器以及发电机相连；所述飞机电源管理控制装置包括电源模块、采集控制模块、开关量输出模块；其中

电源模块：将飞机上输入的直流+28V电转换为采集控制模块所需的直流电(如：+5V、+3.3V、±15V)，将飞机上输入的交流电115V进行调理，转换为0～40V直流电，并提供给采集控制模块；将飞机上输入的直流+28V电转换为开关量输出接口模块所需的直流电(如：+5V)；

采集控制模块从功能上分为4部分：开关量和模拟量接口部分、数据采集及逻辑运算部分、处理器部分和大容量数据存储部分；采集控制模块通过FPGA模块完成对机载电源系统开关量和模拟量数据的并行采集，对采集到的开关量和模拟量数据依次进行重组、逻辑运算以及故障分类，其中，将重组后的数据通过RS-422A总线通道发送给机载机电管理系统，之后通过HDLC总线将逻辑运算后的结果以离散量的形式输出到开关量输出接口模块，最后将故障分类后的故障数据写入采集控制模块的大容量存储芯片；

开关量输出接口模块通过HDLC总线接收上述的逻辑运算后的结果，将结果以离散量的形式输出到机载电源系统蓄电池组、变流器和发电机，完成对蓄电池组、变流器和发电机的控制。

所述电源管理控制装置具有独立的数据采集、离散量控制、故障诊断、大容量数据存储和离散量输出的功能，通过数据线、电源线与蓄电池组、变流器装备相连。

所述的电源管理控制装置是教练机的电源管理控制装置。本发明的特点：

1)结构简单、性能价格比高：体积小，重量轻，可靠性高，采用功能分区封装工艺，可以直接插入到飞机机电系统中，与机电系统嵌接简单，工程化应用方便；

2)接口丰富：支持RS-422A总线接口、交/直流模拟量接口、离散量接口、RS-232总线接口、以太网接口以及伪并总线接口；

3)控制功能强：支持蓄电池组充、放电控制，变流器余度控制，机上电源到地面电源的切换控制，左、右枢纽电源供电转换控制，飞控系统应急供电转换控制，单发电机供电模式控制等功能；

4)控制响应时间短：以50ms任务周期时间间隔作为切换控制的响应时间。

有益效果：

电源管理控制装置是属于独立的飞机电源管理系统，可以直接插入到飞机机电系统中，根据飞机电源配置资源要求增加额外的计算机和外场可更换部件，对飞机改动小。采用电源管理控制装置，对减轻飞机重量和降低飞机成本都有积极意义。

因此，为了有效弥补国内目前电源设备统一管理和控制的缺点，实现机上电源到地面电源的切换控制，左、右枢纽电源供电转换控制，飞控系统应急供电转换控制，单发电机供电模式控制以及静止变流器余度控制的目的；现采用一种飞机电源管理控制装置，即采用电源管理控制装置将飞机电源设备相关参数进行采集和控制逻辑解算，以数字量的形式输出到机上相关电源设备，完成对相关电源部件的控制。

附图说明：

图1为飞机电源管理控制装置架构框图。

图2为飞机电源管理控制装置内部模块分布框图；

1-电源模块，2-采集控制模块，3-开关量输出接口模块；

具体实施方式

本发明为一种体积小、重量轻(1.5Kg)、低功耗的飞机电源管理控制装置，属于独立式飞机电源管理系统，是一个完全独立的子系统，有独立的处理器、软件，通过数据线、电源线与飞机蓄电池组、发电机、变流器等装备相连。

依据飞机电源系统(包括：飞机直流电源系统和飞机交流电源系统)设计需求，结合国内外飞机电源系统发展趋势，确定了本发明电源管理控制装置体系架构(图1)，是整个飞机电源系统体系结构的一部分，通过FPGA实时并行采集机上飞机电源系统开关量和模拟量数据，依据设计要求，对采集到的开关量和模拟量数据进行统一处理，以离散量的形式输出到飞机上电源系统蓄电池组、变流器等部件，完成对蓄电池组、变流器等电源部件的控制，并将故障诊断相关数据写入大容量存储芯片，将飞机电源系统状态参数通过RS-422A总线通道发送给机电管理系统。

下面结合附图对发明的一种实施例作进一步详细描述，请参阅图1、图2。

电源管理控制装置是由电源模块①、采集控制模块②、开关量输出模块③构成，为了提高电源管理的可靠性，各模块保持独立。

电源管理控制装置中各功能模块功能如下：

1)电源模块1：设计为集电源滤波、过压过流保护、掉电储能、电压转换以及交流信号调理的多功能处理模块，用于匹配机上电源，并向各功能模块供电；

2)采集控制模块2：采集控制模块：通过FPGA完成对开关量和模拟量数据的并行采集，依据设计要求，对采集到的开关量和模拟量数据进行重组、控制逻辑运算，通过伪并行总线将运算结果以离散量的形式输出到开关量输出接口模块，并将故障诊断相关数据写入大容量存储芯片，将飞机电源系统状态参数通过RS-422A总线通道发送给机电管理系统；

3)开关量输出模块3：通过内部伪并行总线接收来自采集控制模块的控制指令，将指令以离散量的形式输出到飞机上电源系统相关部件，完成对蓄电池组、变流器、发电机等相关电源部件的控制。

参阅图2，本发明的电源管理控制装置内部模块排列顺序由电源模块①→采集控制模块②→开关量输出模块③。

Claims (3)

1.一种电源管理控制装置，所述电源管理控制装置具有独立的数据采集、离散量控制、故障分类以及大容量数据存储的功能，通过数据线、电源线与蓄电池组、变流器以及发电机相连；所述电源管理控制装置包括电源模块(1)、采集控制模块(2)、开关量输出接口模块(3)；其中

电源模块(1)：将飞机上输入的直流+28V电转换为采集控制模块所需的直流电，将飞机上输入的交流电115V进行调理，转换为0～40V直流电，并提供给采集控制模块；将飞机上输入的直流+28V电转换为开关量输出接口模块所需的直流电；

采集控制模块(2)从功能上分为4部分：开关量和模拟量接口部分、数据采集及逻辑运算部分、处理器部分和大容量数据存储部分；采集控制模块通过FPGA模块完成对机载电源系统开关量和模拟量数据的并行采集，对采集到的开关量和模拟量数据依次进行重组、逻辑运算以及故障分类，其中，将重组后的数据通过RS-422A总线通道发送给机载机电管理系统，之后通过HDLC总线将逻辑运算后的结果以离散量的形式输出到开关量输出接口模块，最后将故障分类后的故障数据写入采集控制模块的大容量存储芯片；

开关量输出接口模块(3)通过HDLC总线接收上述的逻辑运算后的结果，将结果以离散量的形式输出到机载电源系统蓄电池组、变流器和发电机，完成对蓄电池组、变流器和发电机的控制。

2.根据权利要求1所述的一种电源管理控制装置，其特征在于，所述电源管理控制装置具有独立的数据采集、离散量控制、故障诊断、大容量数据存储和离散量输出的功能，通过数据线、电源线与蓄电池组、变流器装备相连。

3.根据权利要求1所述的一种电源管理控制装置，其特征在于，所述的电源管理控制装置是教练机的电源管理控制装置。