CN106685067A - 一种通航飞机机载配电系统 - Google Patents

Abstract

本发明一种通航飞机机载配电系统，具有高可靠性、有效性和可扩展的特点。本发明包括航电设备、动力系统、环控系统、电源模块、和机载用电设备；其结构要点是：所述航电设备、动力系统、环控系统通过CAN总线连接有通信模块，所述通信模块连接CPU模块，与所述CPU模块相连有数据采集模块、状态监控模块、FPGA模块、驱动控制模块，所述驱动控制模块连接有接触器模块；所述FPGA模块连接有扩展接口，所述扩展接口连接有SSPC器件，所述SSPC器件与机载用电设备相连；所述电源模块为通信模块、CPU模块、数据采集模块、状态监控模块、FPGA模块、驱动控制模块、接触器模块、扩展接口、SSPC器件提供电能。

Description

一种通航飞机机载配电系统

技术领域

本发明属于航空航天技术领域，具体地涉及一种通航飞机机载配电系统。

背景技术

通用航空是指从事公共航空运输以外的民用航空活动，包括工业、农业、林业、渔业和建筑业的作业飞行以及公商务飞行、医疗卫生、抢险救灾、地质气象探测、海洋监测、飞行教学、旅游观光等方面的飞行活动。通用航空飞行器包含了小型飞机、热气球、飞艇、滑翔机、直升机等多种飞行器， 其中占有率最高的是小型飞机， 其显著特征为： 最大起飞重量一般为5t以内、飞行高度600m以下、飞行速度400km/h之内。

以小型飞机为标志的通航飞行器设计体现了如下特点： 经济性设计与制造、高可靠与高技术成熟度。在大型商业飞机的设计不断追求最先进技术应用的今天通航飞机的飞行器平台也逐渐向数字化、智能化、高可靠的方向迈进。目前， 其机载关键设备之一--电源系统仍采用传统的常规配电技术形式，即以机械电磁式开关为核心、离散信号控制的配电结构。这种设计最大的不足在于可靠性、智能化的技术瓶颈。进入年后基于固态开关技术的智能配电系统已成为先进多电全电飞机的技术发展趋势之一其显著优势在于可有效提高系统可靠性倍以上，而先进测试控制技术、BIT、容错余度设计等技术的应用可将机载电气系统提升至一个独立的、智能的先进系统。

发明内容

本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种通航飞机机载配电系统；本发明具有高可靠性、有效性和可扩展的特点。

为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明一种通航飞机机载配电系统，包括航电设备、动力系统、环控系统、电源模块、和机载用电设备；其结构要点是：所述航电设备、动力系统、环控系统通过CAN总线连接有通信模块，所述通信模块连接CPU模块，与所述CPU模块相连有数据采集模块、状态监控模块、FPGA模块、驱动控制模块，所述驱动控制模块连接有接触器模块；所述FPGA模块连接有扩展接口，所述扩展接口连接有SSPC器件，所述SSPC器件与机载用电设备相连；所述电源模块为通信模块、CPU模块、数据采集模块、状态监控模块、FPGA模块、驱动控制模块、接触器模块、扩展接口、SSPC器件提供电能。

另外，所述CPU模块采用DSP信号处理器。

作为本发明的一种优选方案，所述SSPC器件为固态开关。

作为本发明的另一种优选方案，所述数据采集模块由运放转换电路、HX10-P霍尔传感器、模数转换芯片AD7865组成。

作为本发明的另一种优选方案，所述驱动控制模块由ULN2003芯片电路、不间断电路、滤波电路组成。

作为本发明的另一种优选方案，所述通信模块由CAN总线通信芯片SJA100T和RS422总线通信芯片MAXIM3160构成。

作为本发明的另一种优选方案，所述电源模块由XZR05S/24S05、TPS70445、TPS75733、TPS76801组成。

本发明的有益效果是。

本发明提供的一种通航飞机机载配电系统，针对典型小型飞机的配电系统结构，采用DSP+FPGA+SSPC的核心结构，以及CAN总线和RS422总线通信接口；具有通用性、可扩展的自动配电系统方案， 其特点和性能指标为：集中式配电、主配电装置在机舱内，具有可扩展配电通道的适用于通航飞行器的机载自动配电系统方案并通过原理样机试验验证了系统设计的有效性；本发明体现了高可靠固态器件、自主配电控制和余度配电等技术特征具有高可靠性、可扩展的特点。

附图说明

图1是本发明一种通航飞机机载配电系统的结构连接框图。

图2是本发明一种通航飞机机载配电系统的具体配电结构图。

图3是本发明一种通航飞机机载配电系统的电源模块组成结构图。

具体实施方式

如图1所示，为本发明一种通航飞机机载配电系统的结构连接框图。图中，包括航电设备、动力系统、环控系统、电源模块、和机载用电设备；其结构要点是：所述航电设备、动力系统、环控系统通过CAN总线连接有通信模块，所述通信模块连接CPU模块，与所述CPU模块相连有数据采集模块、状态监控模块、FPGA模块、驱动控制模块，所述驱动控制模块连接有接触器模块；所述FPGA模块连接有扩展接口，所述扩展接口连接有SSPC器件，所述SSPC器件与机载用电设备相连；所述电源模块为通信模块、CPU模块、数据采集模块、状态监控模块、FPGA模块、驱动控制模块、接触器模块、扩展接口、SSPC器件提供电能。

另外，所述CPU模块采用DSP信号处理器TMS320F2812，具有高速响应、优化电路和高效I/O控制优点。

所述SSPC器件为固态开关；固态开关用于接通或断开电路实现电路保护和接收前级计算机的控制信号并报告其工作状态信号，它能快速接通和断幵电路而不产生电弧，没有活动部件且不产生机械磨损不存在机械电磁式继电器常见的粘连、应力老化、多余物等故障，具有故障率低、可靠性高、驱动功率小、微秒级开关速度等优点，特别适合于航空电气系统。

如图2所示，为本发明一种通航飞机机载配电系统的具体配电结构图；图中，包括发动机，与发动机相连的交流发电机，与交流发电机相连的整流控制器；还包括应急电源（蓄电池）、不间断电路；所述发电机的汇流条与主汇流条连接到机电设备上，依靠不得应急电源可以瞬间无缝切人主汇流条中间断电路中多个节压降的电压平衡抑制效应，使得应急电源可以瞬间无缝切人主汇流条中。本发明配电结构采用二级汇流条结构该种结构适当更改可有效适应机载单发或双发电机结构， 也可适应集散式配电结构。

所述数据采集模块由运放转换电路、HX10-P霍尔传感器、模数转换芯片AD7865组成；通过采集和调理的信号量通过I/O数据线传送给DSP器件处理，该模块根据模块的控制指令采集机载电源系的相关信号并传送到模块进行故障诊断和理。

所述驱动控制模块由ULN2003芯片电路、不间断电路、滤波电路组成；主要用于驱动大功率接触器等开关器件， 来完成对汇流条等大功率用电负载的配电控制。

所述通信模块由CAN总线通信芯片SJA100T和RS422总线通信芯片MAXIM3160构成；其实现的功能： ① 通过总线实现机载航电系统或设备间的数据交互， 接收上位机的控制指令， 发送图主程序流程图机载电源系统相关状态信息② 通过总线完成与固态功率控制器（ 的通信接收发送的各种负载状态信息， 向发送配电指令。

如图3所示，为本发明一种通航飞机机载配电系统的电源模块组成结构图。图中，所述电源模块由XZR05S/24S05、TPS70445、TPS75733、TPS76801组成，所述XZR05S/24S05的输出端分别与TPS70445、TPS75733、TPS76801连接，所述TPS70445的输出端连接FPGA、所述TPS75733的输出端连接DSP、所述TPS76801的输出端连接DSP。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种通航飞机机载配电系统，包括航电设备、动力系统、环控系统、电源模块、和机载用电设备；其特征在于：所述航电设备、动力系统、环控系统通过CAN总线连接有通信模块，所述通信模块连接CPU模块，与所述CPU模块相连有数据采集模块、状态监控模块、FPGA模块、驱动控制模块，所述驱动控制模块连接有接触器模块；所述FPGA模块连接有扩展接口，所述扩展接口连接有SSPC器件，所述SSPC器件与机载用电设备相连；所述电源模块为通信模块、CPU模块、数据采集模块、状态监控模块、FPGA模块、驱动控制模块、接触器模块、扩展接口、SSPC器件提供电能。

2.根据权利要求 1 所述的一种通航飞机机载配电系统，其特征在于：所述SSPC器件为固态开关。

3.根据权利要求1 所述的一种通航飞机机载配电系统，其特征在于：所述数据采集模块由运放转换电路、HX10-P霍尔传感器、模数转换芯片AD7865组成。

4.根据权利要求1所述的一种通航飞机机载配电系统，其特征在于：所述驱动控制模块由ULN2003芯片电路、不间断电路、滤波电路组成。

5.根据权利要求1所述的一种通航飞机机载配电系统，其特征在于：所述通信模块由CAN总线通信芯片SJA100T和RS422总线通信芯片MAXIM3160构成。

6.根据权利要求1所述的一种通航飞机机载配电系统，其特征在于：所述电源模块由XZR05S/24S05、TPS70445、TPS75733、TPS76801组成。