实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述不足,提供一种737NG型飞机IDG电气性能自动测试调压器,即可降低企业对IDG测试设备的投入成本,又能使得测试效果稳定可靠、测试内容完整。
为达到上述实用新型的目的,本实用新型通过以下技术方案实现:
本实用新型的一种飞机交流发电机调压器,包括发电机的永磁发电机定子线圈、交流励磁机励磁线圈和主发电机定子线圈,所述调压器还包括供磁电路和控制电路;所述供磁电路包括供电模块和滤波整流模块,供电模块用于为控制电路供电,滤波整流模块用于接收永磁发电机定子线圈产生的三相电压并做滤波整流处理后,输出一个用于驱动交流励磁机励磁线圈工作的高电平供磁电压;控制电路包括电压检测模块、调制滤波模块、PWM控制模块和放大驱动模块,所述电压检测模块用于接收主发电机定子线圈产生的三相电压并进行滤波整流处理;调制滤波模块用于接收并整形调制来自电压检测模块产生的输出信号;PWM控制模块包括有光耦合器,PWM控制模块基于调制滤波模块的输出信号及基准电压,判断主发电机定子线圈输出电压高于或低于115V而产生PWM波并经光耦合器实现反向;放大驱动模块用于接收反向后的PWM波并控制所述交流励磁机励磁线圈是否加载上述高电平供磁电压,若加载则可提高主发电机定子线圈的输出电压,反之降低其输出电压。
所述电压检测模块包括第一变压器、第二变压器和第三变压器,第一变压器输入双端口的一端电连接第一检测输入端,第二变压器输入双端口的一端电连接第二检测输入端,第三变压器输入双端口的一端电连接第二检测输入端,以上三个变压器各自输入双端口的另一端共接在中线端;第一变压器输出双端口的一端电连接第六电阻的一端,第六电阻的另一端共接第十一二极管的正极和第十一电容的一端,第十一电容的另一端接地;第二变压器输出双端口的一端电连接第七电阻的一端,第七电阻的另一端共接第十二二极管的正极和第十二电容的一端,第十二电容的另一端接地;第三变压器输出双端口的一端电连接第八电阻的一端,第八电阻的另一端共接第十三二极管的正极和第十三电容的一端,第十三电容的另一端接地;第一变压器、第二变压器和第三变压器各自输出双端口的另一端接地;以上第十一二极管、第十二二极管和第十三二极管各自的另一端共接后接入调制滤波模块。该电压检测模块起到整流滤波的作用,从而将输入的正弦波转换为三个正弦半波输出到下一模块。
所述调制滤波模块中,由第十一二极管、第十二二极管和第十三二极管的共接点电连接第十电阻的一端,第九电阻和第十四电容并联,其并联的一端连接上述共接点,另一端接地;第十电阻的另一端电连接PWM控制模块包括的芯片的端口二;芯片的端口六连接第十一电阻的一端,芯片的端口七连接第十二电阻的一端,第十二电阻的另一端连接第十五电容的一端,芯片的端口八连接第二十一电容的一端,芯片的端口五电连接第十二电阻和第十五电容的共接点;第十一电阻、第十五电容和第二十一电容各自的另一端接地;芯片的端口十六连接第十四电阻的一端,第十四电阻的另一端连接第十五电阻的一端,第十五电阻的另一端接连第十六电阻的一端,第十六电阻的另一端接地;所述第十五电阻是滑动变阻器,其滑动一端连接芯片的端口一;芯片的端口一还连接第十六电容的一端;芯片的端口二还连接第八电容的一端,第八电容的另一端与第十六电容的另一端共同接地。第九电阻和第十四电容并联所组成的RC电路将整流后的三个正弦半波调制成三个锯齿波,相对于传统的三角波,将该波形设计成锯齿波将能以较小的检测时间常数获得低纹波电压,另外该锯齿波的设计电路也比传统的三角波电路简洁的多。
PWM控制模块还包括有运放和光耦合器,运放的正极输入端接芯片的端口九,运放的负极端与运放的输出端连接,运放的正极电源接口输入+16V的电压,负极电源接口接地,所述运放的正极电源接口还连接第十九电容的一端,第十九电容的另一端接地。PWM控制模块的芯片在端口九处连接第十三电阻的一端,第十三电阻的另一端接第二十电容的一端,第二十电容的另一端连接芯片的端口二处;芯片的端口九还连接起整流作用的第十四二极管的正极端,第十四二极管的负极端连接在第二十电容和第十三电阻的共同端;芯片的端口九还连接一起分压作用的第十七电阻的一端,第十七电阻的另一端接地。芯片的端口十五接+16V的电压输入,该端口十五还与并联的第十七电容和第一隧道二极管负极端的共接点连接,第十七电容和第一隧道二极管的另一共接端接地;芯片的端口十四、端口十二和端口十一共同接地;光耦合器的输入双端口的正极端连接第十八电阻一端,第十八电阻另一端连接运放的输出端,第十八电阻与第二十三电容并联,第二十三电容起加快光耦合器内发光二极管响起的作用,光耦合器的输入双端口的负极端接地,光耦合器的光敏管部分接入放大驱动模块。本方案使用光耦技术的优点是;1直接实现PWM波形的反向以达到正确的逻辑控制,整个反向电路简洁明了。2实现电气性能的隔离,使得前两级的弱电与后面放大驱动电路的强电隔离,减少各级之间的干扰,大大提高整个系统的安全性和稳定性。
所述放大驱动模块包括有场效应管,光耦合器的输出双端口的基极端连接第二十一电阻的一端,输出双端口的发射极端连接第二十电阻的一端,第二十电阻的另一端连接第十五发光二极管的正极,第十五发光二极管的负极接地,所述第二十一电阻的另一端接场效应管的栅极,第二十二电阻的一端也连接场效应管的栅极,第二十二电阻另一端接地;场效应管的漏极连接熔断器的一端,熔断器的另一端连接励磁线圈的一端,励磁线圈的另一端连接供磁电压输出端,场效应管的源极接地。与现有技术相比,本实用新型具有如下优点:
本实用新型的一种该调压器的发明使用既可降低企业对IDG测试设备的投入成本,使得设备投入成本降低,人力培训周期缩短,测试控制过程简单化,这不仅可以大大提高IDG的维修深度,对附件维修单位开发其它机型的IDG、发电机等部件都有很大的借鉴作用,也是开发该类航空附件维修的技术发展趋势。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部实施例。
请参阅图1,图1为现有飞机三级式无刷交流发电机的结构示意图。本实用新型的737NG型飞机IDG电气性能自动测试调压器应用于图1所示的飞机三级式无刷交流发电机。该飞机三级式无刷交流发电机主要由定子部分31和转子部分32组成,定子部分31包括有永磁发电机定子线圈311、交流励磁机励磁线圈312、和主发电机定子线圈313,转子部分32包括有永磁磁铁321、交流励磁机感应线圈322、旋转整流器323和主发电机转子线圈324,其发电的过程是:当飞机发动机启动旋转时,通过附件齿轮箱、恒速传动装置后带动内部发电机旋转,此时定子部分31的永磁发电机定子线圈311,会产生三相(第一输入端PMG-A、第二输入端PMG-B和第三输入端PMG-C)90VaC左右的交流电,该三相交流电通过本实用新型的飞机发电机调压器后,由飞机发电机调压器控制交流励磁机励磁线圈312中的励磁电流,此时交流励磁机转子线圈322就对应产生感应电压,通过旋转整流器323整流后供给主发电机转子线圈324,主发电机定子线圈313感应主发电机转子线圈324的旋转磁场产生相应的三相输出电压(第一检测输入端PHA、第二检测输入端PHB和第三检测输入端PHC),本实用新型的调压器主要作用就是保证主发电机在空载、加载和卸载情况下的输出稳定,调控的对象是交流励磁机励磁线圈312。
本实用新型的飞机交流发电机调压器包括供磁电路1和控制电路2,控制电路2中采用的芯片JP1的型号为SG3525。
请进一步结合本实用新型实施例的图2所示调压器供磁电路的电路图和图3所示调压器控制电路的电路图,便于更清楚理解本实施例的具体结构和电性原理。
所述调压器的供磁电路1,当永磁发电机定子线圈311产生三相(第一输入端PMG-A、第二输入端PMG-B和第三输入端PMG-C)90VaC左右的交流电时,首先通过三个独立隔离的电源模块(V1、V2和V3),所产生的的电压供给图(3)中的各个模块,其中第一电源模块V1提供的电压是图3场效应管Q1的驱动电压,第二电源模块V2提供的电压是芯片JP1和功放AR1的工作电压,第三电源模块V3提供的电压用以控制第一继电器K1、第二继电器K2和第三继电器K3,第四继电器K4由软件控制。
当第一电源模块V1至第三电源模块V3产生相应的电压后,整个调压系统开始工作,首先第一继电器K1、第二继电器K2和第三继电器K4闭合,三相交流电通过整流管D1-D6,电容C4-C9整流滤波,再经过稳压管D7-D8后产生一个高电平供磁电压在L+处待命。
所述供磁电路1包括有供电模块11,该供电模块11包括第一电源模块V1、第二电源模块V2和第三电源模块V3,供电模块11还包括有用于输入三相电压的第一输入端PMG-A、第二输入端PMG-B和第三输入端PMG-C。第一电源模块V1的第一端口和第三端口分别电连接第一输入端PMG-A和第二输入端PMG-B,第二端口输出+12V的电压,第四端口接地;第二电源模块V2的第一端口和第三端口分别电连接第二输入端PMG-B和第三输入端PMG-C,第二端口输出+16V的电压,第四端口接地;第三电源模块V3的第一端口和第三端口分别电连接第一输入端PMG-A和第三输入端PMG-C,第二端口输出+24V的电压,第四端口接地。在第一电源模块V1、第二电源模块V2和第三电源模块V3各自的第二端口处各串接一个电容接地,分别为第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3;另外在各自的第二端口处还串接有一个接有保护电阻的指示灯,该保护电阻另一端接地,分别为第一发光二极管L1和其串联的第一电阻R1、第二发光二极管L2和其串接的第二电阻R2以及第三发光二极管L3和其串接的第三电阻R3。
供磁电路1还包括有滤波整流模块12,该滤波整流模块12包括有第一继电器K1、第二继电器K2、第三继电器K3和第四继电器K4。第一继电器K1的一对常开触点中的第一触点连接第一输入端PMG-A,第一主触点接入滤波稳压模块12;第二继电器K2的一对常开触点中的第二触点连接第二输入端PMG-B,第二主触点接入滤波稳压电路12;第三输入端PMG-C直接接入滤波稳压电路12。第一主触点和第二主触点之间跨接第四电容C4,第二主触点和第三输入端PMG-C之间跨接第五电容C5,第一主触点和第三输入端PMG-C之间跨接第六电容C6。第三继电器K3的一对常闭触点的第三主触点并接第一二极管D1、第三二极管D3和第五二极管D5的负极,以上第一二极管D1、第三二极管D3和第五二极管D5的另一端分别电连接第一主触点、第二主触点和第三输入端PMG-C;第一主触点还电连接第二二极管D2的负极、第二主触点电连接第四二极管的负极、第三输入端PMG-C电连接第六二极管的负极,以上第二二极管、第四二极管和第六二极管的另一端共同接地;第三主触点还并接第七电容C7和第八电容C8的一端,以及第九电容C9的正极端,以上第七电容C7、第八电容C8和第九电容C9的另一端接地;第七稳压管D7的正极电连接连接第八稳压管D8的负极,而第七稳压管D7的负极电连接第三主触点,第八稳压管D8的正极接地;第三主触点电连接第五电阻R5的一端,第五电阻R5的另一端接地;第三触点电连接第四电阻R4的一端,第四电阻R4的另一端与第十电容C10的一端以及第九二极管D9的正极共接,第十电容C10的另一端和第九二极管D9的负极共同与第三主触点电连接;第四继电器K4具有单刀双掷的三个触点,其中第四主触点连接供磁电压输出端L+,第四常闭触点电连接第三继电器K3的第三触点,第四常开触点电连接第三继电器的第三主触点。
调压器的控制电路2包括电压检测模块21、调制滤波模块22、PWM控制模块23和放大驱动模块24。
电压检测模块21用于检测主发电机定子线圈313的输出电压,因此接入电压检测模块21的端口包括第一检测输入端PHA、第二检测输入端PHB、第三检测输入端PHC以及一个中线端N。电压检测模块21包括第一变压器T1、第二变压器T2和第三变压器T3,第一变压器T1输入双端口的一端电连接第一检测输入端PHA,第二变压器T2输入双端口的一端电连接第二检测输入端PHB,第三变压器T3输入双端口的一端电连接第二检测输入端PHB,以上三个变压器各自输入双端口的另一端共接在低电位端N;第一变压器T1输出双端口的一端电连接第六电阻R6的一端,第六电阻R6的另一端共接第十一二极管D11的正极和第十一电容C11的一端,第十一电容C11的另一端接地;第二变压器T2输出双端口的一端电连接第七电阻R7的一端,第七电阻R7的另一端共接第十二二极管D12的正极和第十二电容C12的一端,第十二电容C12的另一端接地;第三变压器T3输出双端口的一端电连接第八电阻R8的一端,第八电阻R8的另一端共接第十三二极管D13的正极和第十三电容C13的一端,第十三电容C13的另一端接地;第一变压器T1、第二变压器T2和第三变压器T3各自输出双端口的另一端接地;以上第十一二极管D11、第十二二极管D12和第十三二极管D13各自的另一端共接进入调制滤波模块22。主发电定子线圈313输出的电压,经过电压检测模块21滤波整流后,转换为三个正弦半波并输出到调制滤波模块22。
调制滤波模块22中,由第十一二极管D11、第十二二极管D12和第十三二极管D13的共接点电连接第十电阻R10的一端,第九电阻R9和第十四电容C14并联,其并联的一端连接上述共接点,另一端接地;第十电阻R10的另一端电连接PWM控制模块23包括的芯片JP1的端口二;芯片JP1的端口六连接第十一电阻R11的一端,芯片JP1的端口七连接第十二电阻R12的一端,第十二电阻R12的另一端连接第十五电容C15的一端,芯片JP1的端口八连接第二十一电容C21的一端,芯片JP1的端口五电连接第十二电阻R12和第十五电容的共接点;第十一电阻R11、第十五电容C15和第二十一电容C21各自的另一端接地;芯片JP1的端口十六连接第十四电阻R14的一端,第十四电阻R14的另一端连接第十五电阻R15的一端,第十五电阻R15的另一端接连第十六电阻R16的一端,第十六电阻R16的另一端接地;所述第十五电阻R15是滑动变阻器,其滑动一端连接芯片JP1的端口1;芯片JP1的端口一还连接第十六电容C16的一端;芯片JP1的端口二还连接第八电容C8的一端,第八电容C8的另一端与第十六电容C16的另一端共同接地。该调制滤波模块22通过第九电阻R9和第十四电容C14构成的RC电路将输入的三个半波转换为锯齿波输入芯片JP1的端口二,芯片的端口十六输出基准电压反馈进入芯片的端口一,经过芯片JP1内的比较器将上述锯齿波波形与基准电压作比较,用以供PWM控制模块23产生PWM波。
PWM控制模块23还包括有运放AR1,运放AR1的正极输入端接芯片JP1的端口九,运放AR1的负极端与运放AR1的输出端连接,运放AR1的正极电源接口输入+16V的电压,负极电源接口接地,所述运放AR1的正极电源接口还连接第十九电容C19的一端,第十九电容C19的另一端接地。PWM控制模块23的芯片JP1在端口九处连接第十三电阻R13的一端,第十三电阻R13的另一端接第二十电容C20的一端,第二十电容C20的另一端连接芯片JP1的端口二处;芯片JP1的端口九还连接起整流作用的第十四二极管D14的正极端,第十四二极管D14的负极端连接在第二十电容C20和第十三电阻R13的共同端;芯片JP1的端口九还连接一起分压作用的第十七电阻R17的一端,第十七电阻R17的另一端接地。芯片JP1的端口十五接+16V的电压输入,该端口十五还与并联的第十七电容C17和第一隧道二极管V1负极端的共接点连接,第十七电容C17和第一隧道二极管V1的另一共接端接地;芯片JP1的端口十四、端口十二和端口十一共同接地。
PWM控制模块23还包括有光耦合器U1,光耦合器U1的输入双端口的正极端连接第十八电阻R18一端,第十八电阻R18另一端连接运放AR1的输出端,第十八电阻R18与第二十三电容C23并联,第二十三电容C23起加快光耦合器U1内发光二极管响起的作用;光耦合器U1的输入双端口的负极端接地。光耦合器U1的光敏管部分接入放大驱动模块。
放大驱动模块24包括有场效应管Q1,光耦合器U1的输出双端口的基极端连接第二十一电阻R21的一端,输出双端口的发射极端连接第二十电阻R20的一端,第二十电阻R20的另一端连接第十五发光二极管D15的正极,第十五发光二极管D15的负极接地。所述第二十一电阻R21的另一端接场效应管Q1的栅极,第二十二电阻R22的一端也连接场效应管的栅极,第二十二电阻R22另一端接地;场效应管Q1的漏极连接熔断器F1的一端,熔断器F1的另一端连接励磁线圈L1的一端,励磁线圈L1的另一端连接供磁电压输出端L+,场效应管Q1的源极接地,上述励磁线圈L1即为图1所示的交流励磁机励磁线圈312。
当永磁发电机定子线圈311产生90Vac的三相交流电时,首先通过供磁电路1当中的三个独立隔离的第一电源模块V1、第二电源模块V2和第三电源模块V3,所产生的电压供给控制电路2的各个模块,其中第一电源模块V1提供的电压是放大驱动模块24中场效应管Q1的驱动电压,第二电源模块V2提供的电压是芯片JP1和运放AR1的工作电压,第三电源模块V3提供的电压用于控制供磁电路1中滤波稳压模块12的第一继电器K1、第二继电器K2和第三继电器K3的工作,第四继电器由外部电源控制工作。
当上述第一电源模块V1、第二电源模块V2和第三电源模块V3产生相应电压后,调压器整个系统开始工作,首先第一继电器K1、第二继电器K2和第三继电器K3各自常开触点闭合,三相电压(第一输入端PMG-A、第二输入端PMG-B和第三输入端PMG-C)通过第一二极管管D1至第六二极管D6以及第四电容C4至第九电容C9的整流和滤波,在经过第七稳压管D7和第八稳压管D8后产生一个高电平供磁电压在端口L+处待命。
控制电路2中的电压检测模块21、调制滤波模块22、PWM控制模块23和放大驱动模块24的基本工作原理如下:永磁发电机定子线圈311产生电压经过电压检测模块21中的第一变压器T1、第二变压器T2和第三变压器T3降压后得到检测电压,该检测电压再经过第十一二极管D11至第十三二极管D13构成的整流器整流、第十一电容C11至第十三电容C13构成的滤波器滤波后得到平均值检测波,该平均值检测波由第九电阻和第十四电容构成的RC电路后转换为锯齿波,该波形再经过芯片JP1内的电压比较器和电压跟随器整形调制后形成PWM波,具体为:进入芯片JP1的端口二的电压波形与芯片JP1的端口一的基准电压进行比较,以发电机输出电压115V为基准,发电机输出电压大于115V时,芯片JP1输出高电平,发电机输出电压小于115V时,芯片JP1输出低电平,PWM波由此产生。该PWM波经过光耦合器U1实现波形反向,其反向后的PWM波通过放大驱动模块24后,可根据系统反馈自动控制场效应管Q1的导通和关断。
对整个发电机输出电压的控制过程如下:当飞机发电机旋转时,其内部永磁发电机定子线圈311产生电压,控制电路2的PWM控制模块22检测主发电机定子线圈313输出电压低于115V时,光耦合器V1输出高电平,场效应管Q1导通,使得在端口L+处待命的高电平供磁电压加载在交流励磁机的励磁线圈L1(即定子部分)上,励磁电流上升,主发电机定子线圈313输出电压相应跟随上升,当输出电压高于115V时,光耦合器V1输出低电平,场效应管Q1截止,高电平供磁电压所在端口L+与励磁线圈L1所在线路断路,励磁电流下降,主发电机定子线圈313输出电压(第一检测输入端PHA、第二检测输入端PHB和第三检测输入端PHC)随之下降,整个系统即是通过控制交流励磁机励磁线圈312中的励磁电流来控制发电机的输出电压。
上述实施例仅用以说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案;因此,尽管本说明书参照上述的各个实施例对本实用新型已进行了详细的说明,但是,本领域的普通技术人员应当理解,仍然可以对本实用新型进行修改或者等同替换;而一切不脱离本实用新型的精神和范围的技术方案及其改进,其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。