CN106772116A - 一种用于宇航卫星二次电源的自动测试系统 - Google Patents

Abstract

一种用于宇航卫星二次电源的自动测试系统，包括仪器初化模块、仪器校准模块、测试参数模块和测试数据判别模块。其测试参数涵盖目前二次电源的所有电性能指标，测试覆盖性全面，并克服现有技术的不足，排除了测试设备以及人工带来的测试误差，实现了一种高效以及高可靠的全自动测试技术。

Description

一种用于宇航卫星二次电源的自动测试系统

技术领域

本发明涉及宇航卫星二次电源自动测试技术的研究，属于二次电源自动测试技术领域。

背景技术

随着电子技术和计算机技术的飞速发展，自动测试系统在航空领域得到了飞速的发展和广泛的应用，它能在人工最少参与的情况下，由计算机控制测试仪器自动进行产品的测试、数据的处理和记录，大幅度提高工作效率。

而卫星二次电源自动测试系统主要用来测试二次电源所有电性指标，其主要组成有测试仪器、硬件接口和测试程序。测试系统利用GPIB接口卡将若干程控测试仪器设备与计算机紧密联系起来，通过计算机实现对仪器的操作和控制，替代传统的人工操作方式，最大可能地排除人为因素造成的测量误差。效率与手动测试相比较提高了90％以上，大大提高了工作效率并节约了人力成本。

但原有的系统依然存在很多不足之处，如下：

原有技术中，部分测试项目多为人工手动记录测试，降低效率，耗费人力成本；

原有技术中，被测二次电源的测试电缆与设备相连接一端为散线，导致被测二次电源产品生产中各个阶段测试前的接线准备工作耗时较长，且在接线过程中人为带来的误差因素影响较大，可靠性较差。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种用于宇航卫星二次电源的自动测试系统，排除了测试设备以及人工带来的测试误差，实现了一种高效以及高可靠的自动测试技术。

本发明的技术方案是：一种用于宇航卫星二次电源的自动测试系统，包括仪器初化模块、仪器校准模块、测试参数模块和测试数据判别模块；

仪器初始化模块对测试仪器进行初始化；所述的测试仪器包括直流稳压电源、电子负载、示波器、数据采集器；

仪器校准模块对测试仪器进行测试前的校准；

测试参数模块包括稳定度及效率测试单元、输出噪声单元、过流保护单元、输出启动单元、输入浪涌单元、输入反射纹波单元以及遥测参数单元；

稳定度及效率测试单元：在待测试二次电源的输入电压，以及输出负载电流由10％额定负载变化至额定负载条件下，对待测试二次电源的输入电流及输出电压进行测试，并记录和存储测试数据，根据测试数据计算出待测试二次电源的电压稳定度、负载稳定度以及转化效率，并送至测试数据判别模块；

输出噪声单元：在待测试二次电源输入电压，并将输出负载电流由20％额定负载变化至额定负载条件下，用示波器100M频带测量待测试二次电源各个输入电压下输出电压纹波和尖峰脉冲叠加之和的峰－峰值，并送至测试数据判别模块；

过流保护单元：在待测试二次电源输入电压为额定电压，调节负载电流由额定值逐渐增大过程中，当待测试二次电源的输出电压与额定输出电压相比小于额定值的10％，且此时待测试二次电源的输出电流≥1.2倍额定电流，记录此时待测试二次电源的电流值，并送至测试数据判别模块；

输出启动单元：待测试二次电源在额定工作状态下，测试待测试二次电源由启动进入稳态的反应时间、输出电压的上冲和下陷值、过渡时间，并送至测试数据判别模块；

输入浪涌单元：待测试二次电源在额定工作状态下，测试各时序加电时输入端浪涌电流幅值及上升斜率，并送至测试数据判别模块；

输入反射纹波单元：待测试二次电源在额定工作状态下，在输入端测量对母线的反射纹波电压，记录其峰-峰值，并送至测试数据判别模块；

遥测参数单元：测试待测试二次电源在额定工作状态下的遥测信号，并送至测试数据判别模块；

测试数据判别模块采集测试参数模块送来的测试数据，并根据历史数据自动判读所测数据是否符合要求。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明系统应用管理和控制仪器设备、数据采集和处理、可视化数据显示等。测试结束后系统自动将采集到的模块电源的电性能数据保存到文件中进行自动判读，其效率与手动测试相比较提高了90％以上，大大提高了工作效率并节约了人力成本；

(2)系统对二次电源电性能进行全面测试，测试项目包括稳定度及效率测试、输出噪声、过流保护、输出启动、输入浪涌、输入反射纹波以及遥测参数涵盖所有电性指标，测试覆盖性更为全面；

(3)系统在硬件接口方面设计为通用接口，其设计包括被测二次电源输入端口、输出端口、遥测端口以及指令端口四部分组成，其在硬件接口设计方面排出人为因素带来的测试误差，达到高可靠的完成二次电源测试目的。

附图说明

图1为本发明系统功能图。

具体实施方式

如图1所示，本发明按照功能模块划分可分为仪器初化模块、仪器校准模块、测试参数模块和测试数据判别模块；

每次测试前根据待测二次电源的特点，将所使用的测试设备通过GPI B接口卡搭建起来作为测试系统的硬件设备，，而二次电源模块与测试设备之间相连接的部分为硬件接口部分，其作为测试系统的重要组成部分之一，为将测试系统达到通用性的目的，硬件接口设计由被测二次电源的输入端口、输出端口、遥测端口以及指令端口四部分组成，目前所生产二次电源均可使用此接口设计。

硬件系统搭建之后通过VEE语言环境对测试仪器进行初始化以及校准，以减少测试设备对测试数据造成的误差影响。

作为测试系统核心部分对二次电源进行电性能测试，根据二次电源的需求测试测试的项目包括稳定度及效率测试单元、输出噪声单元、过流保护单元、输出启动单元、输入浪涌单元、输入反射纹波单元以及遥测参数单元：

(1)稳定度及效率测试单元是在待测试二次电源的输入电压，以及输出负载电流由10％额定负载变化至额定负载条件下，对待测试二次电源的输入电流及输出电压进行测试，并记录和存储测试数据，根据测试数据计算出待测试二次电源的电压稳定度、负载稳定度以及转化效率，并送至测试数据判别模块；

电压稳定度：输出额定负载情况下，输入母线电压变化，测量输出电压的相对变化，依照下式计算电压稳定度。

式中:S_i——被测二次电源的电压稳定度

ΔU_o——测量所得的不同输出电压的差值

U_o——额定工况下的输出电压

负载稳定度：输入母线电压变化，负载电流由10％额定负载变化至额定负载，测量输出电压的相对变化，依照下式计算其负载稳定度。

式中:S_i——被测二次电源的电压稳定度

ΔU_o——测量所得的不同输出电压的差值

U_o——额定工况下的输出电压

转化效率：根据测试数据，二次电源各种工况下转换效率，并绘制由空载至满载的效率变化曲线。

(2)输出噪声单元：二次电源输出纹波的大小由电路设计参数决定，主要由三部分组成，与开关频率一致的纹波、低频纹波及开关噪声，这些参数与电路的设计工作状态直接相关。如输出滤波电容的大小、ESR、环路的稳定性、开关管的工作状态等。在测试过程中即在待测试二次电源输入电压，并将输出负载电流由20％额定负载变化至额定负载条件下，用示波器100M频带测量待测试二次电源各个输入电压下输出电压纹波和尖峰脉冲叠加之和的峰－峰值，并送至测试数据判别模块；

(3)过流保护单元：二次电源的过流保护功能设计原则是当负载电流小于设置的过流点，电源处于恒电压工作模式；当负载电流大于设置的过流点，随着负载电流的增大，输出电压逐渐降低。即为在待测试二次电源输入电压为额定电压，调节负载电流由额定值逐渐增大过程中，当待测试二次电源的输出电压与额定输出电压相比小于额定值的10％，且此时待测试二次电源的输出电流≥1.2倍额定电流，记录此时待测试二次电源的电流值，并送至测试数据判别模块；

(4)输出启动单元：待测试二次电源在额定工作状态下，测试待测试二次电源由启动进入稳态的反应时间、输出电压的上冲和下陷值、过渡时间，并送至测试数据判别模块；

(5)输入浪涌单元：二次电源的浪涌抑制的工作原理是：当输入电压接入时，MOS管栅极电压随阻容设定的时间常数按指数曲线上升，当达到开启电压时，MOS管随之逐渐导通，经过一定的时间延迟，后续电路电容器充电电压从0V逐渐上升，避免了瞬间高电压充电时的大电流对一次母线造成的浪涌电流冲击，输入浪涌抑制管的瞬态功耗在此时最大，启动以后，电路处于稳态工作状态，通过的电流为变换器的输入电流。即待测试二次电源在额定工作状态下，测试各时序加电时输入端浪涌电流幅值及上升斜率，并将数据送至测试数据判别模块；

(6)输入反射纹波单元：二次电源输入端应设置性能完善的滤波电路，对输入噪声进行有效抑制。即待测试二次电源在额定工作状态下，在输入端测量对母线的反射纹波电压，记录其峰-峰值，并送至测试数据判别模块；

(7)遥测参数单元是模块电源设定为额定工作状态下的遥测信号，其遥测阻抗的测试如下：

用R_L＝10KΩ电阻做输出遥测负载，测量遥测信号，依照下式计算遥测及有线信号输出阻抗。

R＝R_L(V₀-V₁)/V₁

式中：V₀为测得遥测值；

V₁为并R_L电阻后测得遥测值；

R为相应遥测端输出阻抗；

电性能测试后将所测数据存储到EXCEL文件中，系统将自动判读所测数据是否符合要求，将符合技术指标项直接判读为“√”，不符合技术指标项直接判读为“×”，避免了人为因素带来的判读误差，提高测试系统可靠性。

本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (1)

1.一种用于宇航卫星二次电源的自动测试系统，其特征在于：包括仪器初化模块、仪器校准模块、测试参数模块和测试数据判别模块；

仪器初始化模块对测试仪器进行初始化；所述的测试仪器包括直流稳压电源、电子负载、示波器、数据采集器；

仪器校准模块对测试仪器进行测试前的校准；

测试参数模块包括稳定度及效率测试单元、输出噪声单元、过流保护单元、输出启动单元、输入浪涌单元、输入反射纹波单元以及遥测参数单元；

稳定度及效率测试单元：在待测试二次电源的输入电压，以及输出负载电流由10％额定负载变化至额定负载条件下，对待测试二次电源的输入电流及输出电压进行测试，并记录和存储测试数据，根据测试数据计算出待测试二次电源的电压稳定度、负载稳定度以及转化效率，并送至测试数据判别模块；

输出噪声单元：在待测试二次电源输入电压，并将输出负载电流由20％额定负载变化至额定负载条件下，用示波器100M频带测量待测试二次电源各个输入电压下输出电压纹波和尖峰脉冲叠加之和的峰－峰值，并送至测试数据判别模块；

过流保护单元：在待测试二次电源输入电压为额定电压，调节负载电流由额定值逐渐增大过程中，当待测试二次电源的输出电压与额定输出电压相比小于额定值的10％，且此时待测试二次电源的输出电流≥1.2倍额定电流，记录此时待测试二次电源的电流值，并送至测试数据判别模块；

输出启动单元：待测试二次电源在额定工作状态下，测试待测试二次电源由启动进入稳态的反应时间、输出电压的上冲和下陷值、过渡时间，并送至测试数据判别模块；

输入浪涌单元：待测试二次电源在额定工作状态下，测试各时序加电时输入端浪涌电流幅值及上升斜率，并送至测试数据判别模块；

输入反射纹波单元：待测试二次电源在额定工作状态下，在输入端测量对母线的反射纹波电压，记录其峰-峰值，并送至测试数据判别模块；

遥测参数单元：测试待测试二次电源在额定工作状态下的遥测信号，并送至测试数据判别模块；

测试数据判别模块采集测试参数模块送来的测试数据，并根据历史数据自动判读所测数据是否符合要求。