CN110498049B - 一种应用于航空电热防除冰的功率优化控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种应用于航空电热防除冰的功率优化控制方法，涉及航空电加热防除冰控制系统技术领域。本发明利用电热能比气热能加热速度快且更容易控制能量大小的特点，提供了一种应用于航空电热防除冰的功率优化控制方法，通过该方法，实现了在一个占空比周期内，加热负载交替接通和断开，各个加热通道交替依次接通，使功率尽可能平稳，减小了对电源的冲击，同时提高了电热能利用效率。
Description
技术领域
本发明涉及航空电加热防除冰控制系统技术领域，具体涉及一种应用于航空电热防除冰的功率优化控制方法。
背景技术
常规航空电加热防除冰控制技术领域，负载数量少，功率较小，为使防除冰区域维持一定温度，常使用占空比控制加热负载开通和截止，在占空比有效时，负载为全部开通，功率为全功率，占空比无效时，负载全部截止，功率为零，即在一个控制周期内，功率在全功率和零之间切换。随着多电飞机的发展趋势，机上防除冰等系统越来越多的采用电加热替代原来的发动机引气加热，负载数量越来越多，功率越来越大，采用传统占空比加热时，对电源冲击大，且加热效率低。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何设计一种应用于航空电加热防除冰控制系统的功率优化控制方法，使功率尽可能平稳、对电源冲击小。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种应用于航空电热防除冰的功率优化控制方法，设在航空电加热防除冰控制系统中含有N个功率输出通道，每个功率输出通道采用的周期占空比为对应的加热负载输出功率，在一个周期T内，各功率输出通道的占空比P相同且小于100％，然后进行功率优化加热时序计算，实现在一个占空比周期内，加热负载交替接通和断开，各个加热通道交替依次接通。
优选地，所述功率优化加热时序计算包括以下步骤：
当N*P<1时，第1个功率输出通道开通时刻为0，计算第1个功率输出通道截止时刻为P*T，第2个功率输出通道开通时刻为100/N，截止时刻为100/N+P*T，第n个功率输出通道开通时刻为(n-1)100/N，截止时刻为(n-1)100/N+P*T，1≤n≤N。
优选地，所述功率优化加热时序计算包括以下步骤：
当N*P＝1时，第1个功率输出通道开通时刻为0，计算第1个功率输出通道截止时刻为P*T，第2个功率输出通道开通时刻为100/N，截止时刻为100/N+P*T，第n个功率输出通道开通时刻为(n-1)100/N，截止时刻为(n-1)100/N+P*T，1≤n≤N。
优选地，当N*P>1时，第1个功率输出通道开通时刻为0，计算第1个功率输出通道截止时刻为P*T，通过计算得到第n个功率输出通道开通时刻和截止时刻。
优选地，所述第n个功率输出通道开通时刻和截止时刻的具体计算方法如下:
第一步：定义一个变量i，范围为从0到N，初始值为0，比较n×PT与i×T的大小，如果n×PT大于i×T，则将i增加1，继续比较，直至n×PT小于i×T；
第二步：当n×PT小于i×T时，判断(n+1)×PT与i×T的大小，当(n+1)×PT小于i×T时，第n个通道开通时段为从(n×PT)％T到[(n+1)×PT]％T；当(n+1)×PT大于i×T时，第n个通道开通时段分两部分，第一段为从0到[(n+1)×PT]％T，第二段为(n×PT)％T到T，截止时段为从(n×PT)％T到[(n+1)×PT]％T。
优选地，所述周期T为预设的固定时间。
(三)有益效果
本发明利用电热能比气热能加热速度快且更容易控制能量大小的特点，提供了一种应用于航空电热防除冰的功率优化控制方法，通过该方法，实现了在一个占空比周期内，加热负载交替接通和断开，各个加热通道交替依次接通，使功率尽可能平稳，减小了对电源的冲击，同时提高了电热能利用效率。
附图说明
图1为本发明的一种应用于航空电热防除冰的功率优化控制方法主要步骤流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明提供了一种定周期变化占空比的、应用于航空电加热防除冰控制系统的功率优化控制方法，设在航空电加热防除冰控制系统中含有N个功率输出通道(或称为加热通道)，每个功率输出通道采用的周期占空比为对应的加热负载输出功率，周期T为固定时间，在一个周期T内，各功率输出通道的占空比P相同且小于100％，然后进行功率优化加热时序计算，实现在一个占空比周期内，加热负载交替接通和断开，各个加热通道交替依次接通。
所述功率优化加热时序计算包括以下步骤：
1)当N*P<＝1时，计算第1个功率输出通道开通时刻(或称为加热通道开通时刻、加热负载开通时刻)为0，截止时刻为P*T，第2个功率输出通道开通时刻为100/N，截止时刻为100/N+P*T，第n个功率输出通道开通时刻为(n-1)100/N，截止时刻为(n-1)100/N+P*T，1≤n≤N；
2)当N*P>1时，计算第1个功率输出通道开通时刻为0，截止时刻为P*T，第n个功率输出通道开通时刻和截止时刻通过计算得到。
所述第n个功率输出通道开通时刻和截止时刻的具体计算方法如下:
第一步：定义一个变量i，范围为从0到N，初始值为0，比较n×PT与i×T的大小，如果n×PT大于i×T，则将i增加1，继续比较，直至n×PT小于i×T；
第二步：当n×PT小于i×T时，判断(n+1)×PT与i×T的大小，当(n+1)×PT小于i×T时，第n个通道开通时段为从(n×PT)％T到[(n+1)×PT]％T；当(n+1)×PT大于i×T时，第n个通道开通时段分两部分，第一段为从0到[(n+1)×PT]％T，第二段为(n×PT)％T到T，截止时段为从(n×PT)％T到[(n+1)×PT]％T。
传统加热方法，采用占空比控制率，在一个周期内，当加热控制信号有效时，接通加热回路，加热元件全部接通电压，加热元件为全功率加热，当加热控制信号无效时，断开加热回路，加热元件全部无电流通过，加热功率为零，在下一个控制周期，重复上一个周期的控制过程，即加热功率又切换为全功率，再到功率为零，加热通道不断接通和断开进行循环，功率在全功率和零之间切换。而采用本发明中的功率优化控制方法，对航空电加热防除冰控制系统中含有的N个功率输出通道，不同时接通和断开，通过该控制方法，计算每个加热通道的接通和断开时间，交替依次接通各个加热通道，从整个系统看，整个时间轴上加热元件功率变化平稳，加热元件功率不会周期性地由全功率突变到零功率，从单个加热元件看，在一个周期内每个加热通道仍按占空比接通和断开，满足了航空电热防冰的周期性占空比控制的要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种应用于航空电热防除冰的功率优化控制方法，其特征在于，设在航空电加热防除冰控制系统中含有N个功率输出通道，每个功率输出通道采用的周期占空比为对应的加热负载输出功率，在一个周期T内，各功率输出通道的占空比P相同且小于100％，然后进行功率优化加热时序计算，实现在一个占空比周期内，加热负载交替接通和断开，各个加热通道交替依次接通；
所述功率优化加热时序计算包括以下步骤：
当N*P<1时，第1个功率输出通道开通时刻为0，计算第1个功率输出通道截止时刻为P*T，第2个功率输出通道开通时刻为100/N，截止时刻为100/N+P*T，第n个功率输出通道开通时刻为(n-1)100/N，截止时刻为(n-1)100/N+P*T，1≤n≤N；
所述功率优化加热时序计算包括以下步骤：
当N*P＝1时，第1个功率输出通道开通时刻为0，计算第1个功率输出通道截止时刻为P*T，第2个功率输出通道开通时刻为100/N，截止时刻为100/N+P*T，第n个功率输出通道开通时刻为(n-1)100/N，截止时刻为(n-1)100/N+P*T，1≤n≤N；
当N*P>1时，第1个功率输出通道开通时刻为0，计算第1个功率输出通道截止时刻为P*T，通过计算得到第n个功率输出通道开通时刻和截止时刻；
所述第n个功率输出通道开通时刻和截止时刻的具体计算方法如下:
第一步：定义一个变量i，范围为从0到N，初始值为0，比较n×PT与i×T的大小，如果n×PT大于i×T，则将i增加1，继续比较，直至n×PT小于i×T；
第二步：当n×PT小于i×T时，判断(n+1)×PT与i×T的大小，当(n+1)×PT小于i×T时，第n个通道开通时段为从(n×PT)％T到[(n+1)×PT]％T；当(n+1)×PT大于i×T时，第n个通道开通时段分两部分，第一段为从0到[(n+1)×PT]％T，第二段为(n×PT)％T到T，截止时段为从(n×PT)％T到[(n+1)×PT]％T。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述周期T为预设的固定时间。
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