CN109450309B - 一种基于航空电源系统发电机控制器的防拍合方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于航空电源系统发电机控制器的防拍合的方法，通过硬件采集发电机控制器工作电压28V，以及发电机转速值，在软件中判断控制器是否为正常下电，若为非正常下电，则设置故障标志和故障码，并在下次上电时禁止电源系统发电投网，从而有效解决现有技术中因电源不稳引起的主接触器拍合的问题，提高电源系统的安全性和可靠性。

Description

一种基于航空电源系统发电机控制器的防拍合方法

技术领域

本发明涉及航空电源发电机控制器安全性及可靠性设计领域，尤其涉及一种基于航空电源系统发电机控制器的防拍合方法。

背景技术

随着航空科技的发展，电能将逐步替代飞机上原有的液压能和气压能，成为唯一的二次能源，最终实现多电飞机乃至全电飞机的目标，所以作为飞机上各负载的主要电力来源，电源系统的安全性和可靠性就显得尤为重要。由于飞机上电源系统是通过接通主接触器向机上各负载提供电能的，因此必须保证主接触器的可靠接通，避免出现拍合现象。故作为电源系统控制核心的发电机控制器具备防拍合的功能可有效提高航空电源系统的安全性和可靠性。

目前在航空电源系统中，当发电机控制器内的电源组件发生供电电压波动时，很容易造成主接触器的拍合，这主要由以下两种方式引起的：

1、提供给发电机控制器控制芯片DSP的电压，在其正常工作电压上下波动时，导致DSP芯片在短时间内频繁上下电，使得在DSP上电时，软件给出的主接触器控制信号为禁止接通命令；软件正常运行后，检测到机上电源符合用电设备要求的供电品质，给出允许主接触器接通命；下电时软件无法给出正确的接通命令，硬件电路又无法保持前一工作状态，导致主接触器断开。故而在DSP频繁上下电时，由于软件给出的控制命令时而接通时而断开，使得主接触器进入拍合状态。

2、提供给主接触器驱动线圈的28V电压不稳定，当该电压在主接触器线圈工作电压18V附近波动时，即当电压降至18V以下，可引起主接触器线圈因驱动能力不足，导致主接触器断开；当该电压恢复到18V以上时，满足主接触器线圈工作电压，使主接触器吸合；此时便会引起主接触器拍合。

所以，在现有技术中，针对以上两种情况，无法有效的防止主接触器拍合现象的发生，进而造成用电设备的损坏。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种基于航空电源系统发电机控制器的防拍合方法，通过硬件采集发电机控制器工作电压28V，以及发电机转速值，在软件中判断控制器是否为正常下电，若为非正常下电，则设置故障标志和故障码，并在下次上电时禁止电源系统发电投网，从而有效解决现有技术中因电源不稳引起的主接触器拍合的问题，提高电源系统的安全性和可靠性。

本发明的技术方案为：

所述一种基于航空电源系统发电机控制器的防拍合方法，其特征在于：采用发电机控制器电源作为主接触器线圈输入电源，同时将发电机控制器电源通过DC-DC变换为供控制器芯片工作的直流电压；

具体方法包括以下步骤：

步骤1：对发电机控制器电源电压进行数字采样后输入控制器芯片；对航空电源系统发电机永磁机频率进行数字采样后输入控制器芯片；

步骤2：在发电机控制器上电后，执行初始化过程，在初始化过程中从非易失存储器中读故障标志F1，若读出F1标志有效，则设置禁止发电投网标志，禁止主接触器的接通，同时上报故障码，待当外部人工进行复位操作后将非易失存储器中的故障标志F1清除；

步骤3：初始化结束后，周期检测发电机控制开关状态、永磁机频率和发电机控制器电源电压，当检测到发电机控制器开关为闭合状态，永磁机频率不低于投网频率，且发电机控制器电源电压不低于设定电压值，则向主接触器发出吸合指令，控制主接触器吸合，向机上负载供电，并设置标志1为OK；否则向主接触器发出断开指令，并设置标志1为ERRO；

步骤4：周期检测标志1的状态变化，当检测到本周期标志1为OK，上周期标志1为ERRO，则向非易失存储器中写入标志F1为有效；

步骤5：周期检测发电机控制开关状态、永磁机频率和发电机控制器电源电压，当检测到本周期永磁机频率小于发电频率，上周期永磁机频率大于投网频率；或本周期发电机控制开关为断开状态，上一周期发电机控制开关为接通状态，则将非易失性存储器中的标志F1设置为无效；

步骤6：重复步骤3～步骤5，直至发电机控制器下电。

进一步的优选方案，所述一种基于航空电源系统发电机控制器的防拍合方法，其特征在于：对发电机控制器电源电压进行数字采样过程为：对发电机控制器电源电压进行分压，分压后的电压不超过A/D转换芯片给定的电压范围，由A/D转换芯片将转换后的数字量送至控制器芯片。

进一步的优选方案，所述一种基于航空电源系统发电机控制器的防拍合方法，其特征在于：对航空电源系统发电机永磁机频率进行数字采样过程为：永磁机频率经过滤波后通过过零点检测电路，将正弦波变为方波，再将转换后的方波送入CPLD，在CPLD中进行频率计数，计数结果通过数据总线送至控制器芯片。

有益效果

本发明提供了一种基于航空电源系统发电机控制器的防拍合的方法，在发生控制器电源不稳定的情况下，通过硬件采集控制器工作电源28V，及永磁机频率值，由软件综合以上信息，判断出控制器是否为非正常下电，若为非正常下电则在控制器下次上电时禁止主接触器接通，并通过通讯上报故障码，提醒地面维护人员对电源系统进行检查，从而防止了因电源不稳造成的主接触器拍合的现象，提高了电源系统的安全性和可靠性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例中的电源设计电路示意图；

图2为本发明实施例中的28V电压采样设计示意图；

图3为本发明实施例中的永磁机频率采样设计示意图；

图4为本发明实施例中的上电检测标志F1的流程示意图；

图5为本发明实施例中的向非易失性存储器中写入标志F1的流程示意图；

图6为本发明实施例中的清除非易失性存储器中标志F1的流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明的目的是提供一种基于航空电源系统发电机控制器的防拍合方法，通过硬件采集发电机控制器工作电压28V，以及发电机转速值，在软件中判断控制器是否为正常下电，若为非正常下电，则通过向非易失性存储器中写入故障标志的方式设置故障标志和故障码，并在控制器下次上电时禁止电源系统发电投网来实现防拍合，从而有效解决现有技术中因电源不稳引起的主接触器拍合的问题，提高电源系统的安全性和可靠性。

为实现以上目的，本发明实现了以下研究过程：

1、电源设计：

由于引起主接触器拍合的原因可分为控制芯片DSP电压不稳和主接触器驱动线圈电压不稳这两种情况，因此有效的监测以上两种电压可从源头上杜绝主接触器拍合的发生。在设计硬件电路中，将提供给发电机控制器工作的电源28V作为主接触器驱动线圈电压，并将该电压进过DC-DC变换成给控制器芯片DSP的工作电压(通常为5V和3.3V)，此时，只需监测发电机控制器工作电源28V即可。电源设计如图1所示，28V电源采样设计如图2所示。

2、频率采样设计：

此外，由于发电机控制器工作电源28V是由发电机的永磁机电压经控制器内的变压器变换得来，而永磁机电压又与发电机转速正相关，即当发电机达到一定转速时，方可提供稳定的28V电源，当发电机转速下降时，将没有28V电源输出。因此，还需设计一个发电机转速采集电路来检测当前发电机转速，用以确定发电机控制器是因发电机转速下降引起的正常下电，还是其他故障造成的异常下电。通常，发电机控制器通过采集永磁机频率来确定永磁机转速，由于永磁机频率为正弦波，通过采用电路上的过零点电路，将正弦波变成方波信号后，送入CPLD中进行计数得到永磁机频率值。频率采样设计如图3所示。

3、软件设计：

发电机控制器上电后，软件开始执行初始化模块，在初始化模块中从非易失存储器中读故障标志F1，若读出F1标志有效，则认为控制器在上一次工作中发生非正常下电情况，此时，即使发电机永磁机频率达到投网频率，仍然禁止主接触器接通，设置禁止发电投网标志，从而禁止主接触器的接通，同时通过通讯端口上报故障码，提醒地面维护人员，发生控制器非正常下电故障，从而防止主接触器拍合；待当外部人工进行复位操作后将非易失存储器中的故障标志F1清除，即将故障标志F1设置为无效。上电检测流程图见图4。

软件初始化结束后，软件开始周期运行，检测发电机控制开关状态、永磁机频率和发电机控制器电源28V，当检测到发电机控制器开关为闭合状态、永磁机频率不低于投网频率、且发电机控制器电源电压不低于18V，则向主接触器发出吸合指令，控制主接触器吸合，向机上负载供电，并设置标志1为OK；否则向主接触器发出断开指令，并设置标志1为ERRO。软件周期检测标志1的状态变化，当检测到本周期标志1为OK，上周期标志1为ERRO，则向非易失存储器中写入标志F1为有效。如图5所示。

软件周期运行中持续检测发电机控制开关状态、永磁机频率和发电机控制器电源28V，当检测到本周期永磁机频率小于发电频率，上周期永磁机频率大于投网频率；或本周期发电机控制开关为断开状态，上一周期发电机控制开关为接通状态，则认为此时控制器处于正常下电或停止工作状态，将非易失性存储器中的标志F1设置为无效。清除非易失性存储器中标志F1的流程图见图6。

综上所述，本实施例的步骤为：

1)将发电机控制器电源作为主接触器线圈输入电源，同时将28V通过DC-DC变换为供控制芯片DSP工作的电源5V或3.3V；

2)在28V电源采样电路中，对该电压进行分压，分压后的电压为5V，不得超过A/D转换芯片给定的电压范围，由A/D转换芯片将转换后的数字量送至控制器芯片DSP，供软件适用；

3)永磁机频率通过频率采样电路的过零点检测电路，将正弦波变为方波，再将转换后的方波送入CPLD，在CPLD中进行频率计数，计数结果通过数据总线送至控制芯片DSP，供软件适用。

4)发电机控制器上电后，软件开始执行初始化模块，在初始化模块中从非易失存储器中读故障标志F1，若读出F1标志有效，则设置禁止发电投网标志，从而禁止主接触器的接通，同时上报故障码，待当外部人工进行复位操作后将非易失存储器中的故障标志F1清除，即将故障标志F1设置为无效；

5)软件初始化结束后，软件开始周期运行，检测发电机控制开关状态，永磁机频率和发电机控制器电源28V，当检测到发电机控制器开关为闭合状态，永磁机频率不低于投网频率，且发电机控制器电源电压不低于18V，则向主接触器发出吸合指令，控制主接触器吸合，向机上负载供电，并设置标志1为OK；否则向主接触器发出断开指令，并设置标志1为ERRO；

6)软件周期检测标志1的状态变化，当检测到本周期标志1为OK，上周期标志1为ERRO，则向非易失存储器中写入标志F1为有效。

7)软件周期运行中持续检测发电机控制开关状态，永磁机频率和发电机控制器电源28V，当检测到本周期永磁机频率小于发电频率，上周期永磁机频率大于投网频率；或本周期发电机控制开关为断开状态，上一周期发电机控制开关为接通状态，则将非易失性存储器中的标志F1设置为无效。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (2)

1.一种基于航空电源系统发电机控制器的防拍合方法，其特征在于：采用发电机控制器电源作为主接触器线圈输入电源，同时将发电机控制器电源通过DC-DC变换为供控制器芯片工作的直流电压；所述发电机控制器电源由发电机的永磁机电压经控制器内的变压器变换得来，且通过发电机转速采集电路检测当前发电机转速，用以确定发电机控制器下电是因发电机转速下降引起的正常下电，还是其他故障造成的异常下电；

具体方法包括以下步骤：

步骤1：对发电机控制器电源电压进行数字采样后输入控制器芯片；对航空电源系统发电机永磁机频率进行数字采样后输入控制器芯片；

步骤2：在发电机控制器上电后，执行初始化过程，在初始化过程中从非易失存储器中读故障标志F1，若读出故障标志F1有效，则设置禁止发电投网标志，禁止主接触器的接通，同时上报故障码，待外部人工进行复位操作后将非易失存储器中的故障标志F1设置为无效；

步骤3：初始化结束后，周期检测发电机控制开关状态、永磁机频率和发电机控制器电源电压，当检测到发电机控制开关为闭合状态，永磁机频率不低于投网频率，且发电机控制器电源电压不低于设定电压值，则向主接触器发出吸合指令，控制主接触器吸合，向机上负载供电，并设置标志1为OK；否则向主接触器发出断开指令，并设置标志1为ERRO；

步骤4：周期检测标志1的状态变化，当检测到本周期标志1为OK，上周期标志1为ERRO，则向非易失存储器中写入故障标志F1为有效；

步骤5：周期检测发电机控制开关状态、永磁机频率和发电机控制器电源电压，当检测到本周期永磁机频率小于发电频率，上周期永磁机频率大于投网频率；或本周期发电机控制开关为断开状态，上一周期发电机控制开关为接通状态，则将非易失存储器中的故障标志F1设置为无效；

步骤6：重复步骤3～步骤5，直至发电机控制器下电。

2.根据权利要求1所述一种基于航空电源系统发电机控制器的防拍合方法，其特征在于：对发电机控制器电源电压进行数字采样过程为：对发电机控制器电源电压进行分压，分压后的电压不超过A/D转换芯片给定的电压范围，由A/D转换芯片将转换后的数字量送至控制器芯片。

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