CN112462665B - 一种机载空气增压装置控制器 - Google Patents
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Abstract
本申请提出一种机载空气增压装置控制器，控制器包括上盒体和下盒体，上盒体设置有滤波器、加热器控制电路和辅助电源转换电路；下盒体设置有主控单元、通信接口电路、电磁阀控制电路、传感器接口电路和电机驱动单元，其中：VHP电源与滤波器的输入连接，滤波器的输出分别与加热器控制电路、辅助电源转换电路的输入和电机驱动单元连接，加热器控制电路与加热器连接；辅助电源转换电路的输出分别向主控单元、通信接口电路、电磁阀控制电路、传感器接口电路和电机驱动单元供电；主控单元通过通信接口电路与上位机连接；主控单元通过电磁阀控制电路与电磁阀连接；主控单元通过传感器接口电路与外部传感器连接；主控单元通过电机驱动单元与电机连接。
Description
技术领域
本发明属于航空机电设计领域，涉及一种机载空气增压装置控制器。
背景技术
机载空气增压装置是伴随着飞机辅助动力系统发展而逐渐发展出的一种机电一体化装置。机载空气增压装置可以实现对机载空气能源系统的充气和补气，通过气源系统和辅助动力系统的相互配合，可实现多次启动，自动充气，提升飞机的保障性。
空气具有便于取材、易于压缩、没有污染的特点，因此压缩空气可作为一种清洁动力能源使用，为某些气动装置提供推力。但是由于空气不是纯净气体，往往含有水分等杂质，在不同纬度地区，不同气象条件地区的水分含量差异很大。而且根据气体的性质，其压缩的过程会放热，舒张的过程会吸热，吸热的过程往往可能导致管路冷凝等现象的发生，且压缩气体的压力越大、气量越大，这些性质导致的现象将更加明显。
然而，现有的空气增压装置控制器无法很好的满足环境控制功能和健康管理功能，容易导致管路冻结或积水。
发明内容
针对空气增压装置的控制问题，本申请提出一种机载空气增压装置控制器，可用于机载条件下空气增压装置的控制，实现机载空气能源系统的充气和补气。
本申请提出一种机载空气增压装置控制器，所述机载空气增压装置控制器包括上盒体和下盒体，上盒体设置有滤波器、加热器控制电路和辅助电源转换电路；下盒体设置有主控单元、通信接口电路、电磁阀控制电路、传感器接口电路和电机驱动单元，其中：
VHP电源与滤波器的输入连接，滤波器的输出分别与加热器控制电路、辅助电源转换电路的输入和电机驱动单元连接，加热器控制电路与加热器连接；
辅助电源转换电路的输出分别向主控单元、通信接口电路、电磁阀控制电路、传感器接口电路和电机驱动单元供电；
主控单元通过通信接口电路与上位机连接；主控单元通过电磁阀控制电路与电磁阀连接；主控单元通过传感器接口电路与外部传感器连接；主控单元通过电机驱动单元与电机连接。
具体的，所述主控单元包括FPGA、DSP1、DSP2、AD转换电路、DA转换电路、RD转换电路、离散量接口电路、SCC串口通信接口、模拟接口电路和数字接口电路，其中：
FPGA分别与DSP1、DSP2、AD转换电路、DA转换电路、RD转换电路、离散量接口电路和SCC串口通信接口电路连接；FPGA向电机驱动单元输出PWM；模拟接口电路分别与AD转换电路、DA转换电路和RD转换电路连接；数字接口电路分别与离散量接口电路和SCC串口通信接口电路连接。
具体的，所述主控单元还包括NVRAM1、NVRAM2、双口RAM，其中：
DSP1、DSP2通过双口RAM连接；DSP1与NVRAM1连接、DSP2与NVRAM2连接。
具体的，外部传感器包括温度传感器、压力传感器、电流传感器、电压传感器和电机位置传感器。
具体的，机载空气增压装置控制器采用270V直流供电。
具体的，电磁阀控制电路用于输出电磁阀开启电压和电磁阀保持电压。
具体的，所述电磁阀开启电压为28V，所述电磁阀保持电压为12V。
具体的，加热器控制电路的最大输出功率为600W。
本发明的优点是：
1.本发明采用上下盒体的结构配置，其便于拆卸，易于维修，方便故障定位和产品导换。
2.本发明通过双DSP+FPGA的架构，工作模式灵活，可工作于主从、主备、控制通信等多种模式。
3.本发明解决了机载空气增压装置的控制问题，提升了航空产品的保障性。
附图说明
图1是本发明系统结构框图。
图2是本发明主控单元功能框图。
图3是本发明主/从工作模式可编程逻辑功能框图。
图4是本发明主/备工作模式可编程逻辑功能框图。
图5是本发明通信/控制工作模式可编程逻辑功能框图。
具体实施方式
本发明公开一种机载空气增压装置控制器，该控制器针对机载空气增压装置的特点，用于对机载空气压缩机的驱动控制，实现对空气能源系统的充气和补气，达到航空器循环自主启动的目的。
该系统功能包括：传感器采集、永磁同步电机驱动控制功能、加热器控制功能、电磁阀控制功能、通信功能、健康管理功能。
下面对本发明做进一步详细说明。
参见图1，空气增压装置控制器由上下盒体组成，上盒体包括辅助电源转换、加热器控制和母线滤波功能。下盒体包括上位机通信、电磁阀控制、传感器采集、永磁同步电机控制功能。
辅助电源转换组件用于将高压直流电源转换成控制器内部所需的低压辅助电源；
传感器采集组件，用于采集外部增压装置相关的温度、压力、电机位置及控制内部的电压、电流等信号，将信息上报给主控单元；
主控单元组件，采集空气增压装置及控制器本身的传感器等信息，对以上所有功能组件进行相关控制。
加热器控制组件，可实现针对PTC材质加热器的控制，输出功率600W；
电磁阀控制组件，具有产生高低两种驱动电压的能力，主控单元与其组合可产生具有28V的开启电压和12V的保持电压的SOV驱动电压，电压组合时间可编程，用于控制空气增压装置的过滤器排水；
电机驱动单元组件，具有驱动大功率电机所需的全桥驱动控制部件，主控单元与其组合可实现针对具有旋变传感器的永磁同步电机的控制功能，同时具有相关的BIT功能，最大输出功率4KW。
参见图2，主控单元为控制器的弱电控制部分，采用双DSP架构+FPGA的架构，通过FPGA管理所有的IO接口(AD、DA、RD、离散量、SCC)，两个DSP可根据系统需要配置成主/从、主/备、通信/控制等多种平台模式。两个DSP通过双口RAM进行通信，每个DSP均具有非易失存储器NVRAM，用于存储掉电后希望长期保存的数据。主控单元可以采集电机绕组温度/阀板温度/高压气体温度/过滤器压力等、实现永磁同步电机控制功能(基于旋转变压器)，具有给出加热器控制指令，过滤器电磁阀控制指令、健康管理和与上位机通信的功能。
参见图3，主/从工作模式下的FPGA内设置有控制逻辑单元，寄存器组，串口分配单元；控制逻辑单元负责对外置AD/DA/RD、离散量等的采样控制，其按一定周期的将采集结果存放在寄存器组中；串口分配单元负责将外部的SCC串行接口分配到两个DSP。在主从工作模式下，将DSP1分配为主DSP，DSP2分配为从DSP。主DSP负责装置的控制和控制相关通信，其输出PWM直接由FPGA引出，从DSP负责健康管理和健康管理相关的通信，其不具有控制输出功能。此模式下主DSP负荷较重，适合上位机的控制通信和健康管理通信分离的情况。
参见图4，主/备工作模式下的FPGA内设置有控制逻辑单元，寄存器组，串口分配单元，主备命令选择单元；控制逻辑单元负责对外置AD/DA/RD、离散量等的采样控制，其按一定周期的将采集结果存放在寄存器组中；串口分配单元负责将外部的SCC串行接口分配到两个DSP；主备命令选择单元用于选择主DSP或备DSP的PWM输出。在主/备模式下，将DSP1分配为主DSP，DSP2分配为备DSP。此模式下产品复杂度最高，两个DSP的负荷都很重，可实现不同控制算法间的切换，每个DSP均具有独立的控制通信与健康管理通信功能，适合需要在不同条件下切换使用不同控制算法的场合。
参见图5，通信/控制工作模式下的FPGA内设置有控制逻辑单元，寄存器组，串口分配单元；控制逻辑单元负责对外置AD/DA/RD、离散量等的采样控制，其按一定周期的将采集结果存放在寄存器组中；串口分配单元将外部的SCC串行接口只分配给通信DSP。在通信/控制模式下，将DSP1分配为通信DSP，DSP2分配为控制DSP。在该模式下，通信DSP负责串口通信、健康管理及实时性要求较低的空气装置层级的控制(加热、电磁阀)等功能，控制DSP只需负责实时性较高电机控制功能。此模式下两个DSP任务负荷较为平衡，分工较为明确，适合上位机兼具控制通信和健康管理通信功能的情况。
综上所述，本申请适用于机载空气增压装置的控制，按照系统的补气指令，驱动空气增压装置对空气能源系统进行充气和补气，并将相应信息上报机载管理系统；针对空气增压装置的特点和气体本身的性质，具有加热控制和排水控制等环境控制功能；通过可编程逻辑对资源的分配，可以灵活配置成主/从、主/备、通信/控制等模式，满足不同用户的不同要求，具有一定通用性。
Claims (5)
1.一种机载空气增压装置控制器，其特征在于，所述机载空气增压装置控制器包括上盒体和下盒体，上盒体设置有滤波器、加热器控制电路和辅助电源转换电路；下盒体设置有主控单元、通信接口电路、电磁阀控制电路、传感器接口电路和电机驱动单元，其中：
VHP电源与滤波器的输入连接，滤波器的输出分别与加热器控制电路、辅助电源转换电路的输入和电机驱动单元连接，加热器控制电路与加热器连接；
辅助电源转换电路的输出分别向主控单元、通信接口电路、电磁阀控制电路、传感器接口电路和电机驱动单元供电；
主控单元通过通信接口电路与上位机连接；主控单元通过电磁阀控制电路与电磁阀连接；主控单元通过传感器接口电路与外部传感器连接；主控单元通过电机驱动单元与电机连接；
所述主控单元包括FPGA、DSP1、DSP2、AD转换电路、DA转换电路、RD转换电路、离散量接口电路、SCC串口通信接口电路、模拟接口电路和数字接口电路，其中：
FPGA分别与DSP1、DSP2、AD转换电路、DA转换电路、RD转换电路、离散量接口电路和SCC串口通信接口电路连接；FPGA向电机驱动单元输出PWM；模拟接口电路分别与AD转换电路、DA转换电路和RD转换电路连接；数字接口电路分别与离散量接口电路和SCC串口通信接口电路连接；
所述主控单元还包括NVRAM1、NVRAM2、双口RAM，其中：DSP1、DSP2通过双口RAM连接；DSP1与NVRAM1连接、DSP2与NVRAM2连接；
外部传感器包括温度传感器、压力传感器、电流传感器、电压传感器和电机位置传感器。
2.根据权利要求1所述的机载空气增压装置控制器，其特征在于，机载空气增压装置控制器采用270V直流供电。
3.根据权利要求1所述的机载空气增压装置控制器，其特征在于，电磁阀控制电路用于输出电磁阀开启电压和电磁阀保持电压。
4.根据权利要求3所述的机载空气增压装置控制器，其特征在于，所述电磁阀开启电压为28V，所述电磁阀保持电压为12V。
5.根据权利要求1所述的机载空气增压装置控制器，其特征在于，加热器控制电路的最大输出功率为600W。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4336590A (en) * | 1979-05-02 | 1982-06-22 | Intertechnique | Devices for controlling gas flows |
| US7305842B1 (en) * | 2005-05-23 | 2007-12-11 | Peter Schiff | Environmental control system and method for an aircraft |
| RU2349770C1 (ru) * | 2007-07-19 | 2009-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный открытый технический университет путей сообщения" (РГОТУПС) | Автоматическия система экстремального регулирования температуры наддувочного воздуха тепловой машины |
| CN202244116U (zh) * | 2011-09-10 | 2012-05-30 | 西安飞豹科技发展公司 | 一种拖曳式飞机空调车 |
| CN110615106A (zh) * | 2018-06-19 | 2019-12-27 | 波音公司 | 用于飞机的加压空气系统及相关方法 |
| CN111470047A (zh) * | 2020-02-28 | 2020-07-31 | 中国南方航空股份有限公司 | 一种民航飞机引气和/或空调系统健康监控方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060252360A1 (en) * | 2005-04-14 | 2006-11-09 | Mitchneck James A | Aircraft cabin pressurization control apparatus |
| US8015838B2 (en) * | 2007-12-21 | 2011-09-13 | Honeywell International Inc. | On-board inert gas generation turbocompressor systems and methods |
-
2020
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4336590A (en) * | 1979-05-02 | 1982-06-22 | Intertechnique | Devices for controlling gas flows |
| US7305842B1 (en) * | 2005-05-23 | 2007-12-11 | Peter Schiff | Environmental control system and method for an aircraft |
| RU2349770C1 (ru) * | 2007-07-19 | 2009-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный открытый технический университет путей сообщения" (РГОТУПС) | Автоматическия система экстремального регулирования температуры наддувочного воздуха тепловой машины |
| CN202244116U (zh) * | 2011-09-10 | 2012-05-30 | 西安飞豹科技发展公司 | 一种拖曳式飞机空调车 |
| CN110615106A (zh) * | 2018-06-19 | 2019-12-27 | 波音公司 | 用于飞机的加压空气系统及相关方法 |
| CN111470047A (zh) * | 2020-02-28 | 2020-07-31 | 中国南方航空股份有限公司 | 一种民航飞机引气和/或空调系统健康监控方法 |
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