液压系统地面模拟试验交流电源控制系统的设计与实现

摘 要：该文根据某型民用飞机液压系统地面模拟试验的要求，设计了一套模拟交流电源控制系统，文中对该控制系统的工作原理进行了分析，介绍了其总体方案、控制系统设计原理图、软件设计以及上位机软件界面等内容，结果表明，该系统具有良好的控制性能。

关键词：模拟电源 控制系统 液压系统

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）07（c）-0056-02

液压系统地面模拟试验是民用飞机研制过程中一项重要的试验项目，而模拟交流电源控制系统是在试验中用于模拟飞机发电机供电的地面试验设备，是液压系统地面模拟试验中不可或缺的设备。本文根据某型民用飞机液压系统地面模拟试验的要求，设计了一套液压系统地面模拟试验交流电源控制系统。

1 功能概述

试验模拟交流电源在民用飞机地面模拟试验中代替机上真实电源系统，为液压系统提供交流供电，具备过载、短路保护、参数显示和频率可调等功能，可在真实电源不具备的情况下，模拟飞机供配电系统的各种典型故障，且具有远程控制接口，可通过试验总控计算机进行现场远程控制。

液压系统地面模拟试验所需的试验模拟交流电源，主要由供电设备和交流电源控制系统组成。供配电设备包括2台115 V/200 V宽频交流电源，分别模拟飞机左、右发电机，2台交流电源由液压配电柜提供380 V的输入，见图1。交流电源控制系统作为模拟交流电源中的核心设备，它的主要功能如下：

（1）显示电流、电压和频率数值，可保存和数据回放；

（2）每一路供电通道都有状态指示；

（3）能直接控制供电通道通断和交流电源左、右的切换；

（4）能够对交流电源和供电通道进行本地和远程控制；

（5）整个控制回路的通断和切换响应时间可根据实际需要进行时间限制设定；

（6）具备模拟机上电源系统故障试验的能力，比如左或右发电机失效、单发电机模式、应急模式等；

（7）能够与上位机和左、右交流电源进行通讯。

2 交流电源控制系统设计

针对交流电源控制系统上述提出的主要功能，进行详细设计和研究。设计原理图见图2。

2.1 参数显示

左、右交流电源输入，可选用三相综合电能表，对电压、频率和电流进行直观的显示，方便对系统状态的了解。图2中，K1和D1实现对整个左供电通道的通道通断和安全保护的作用。

2.2 通道通断

对液压用户的需求进行区别，分需要控制通道通断和不需控制通道通道的两种。需要控制通道通断的用户，采用电子开关和断路器相结合的方式作为手动和自动控制策略，这样对于重要用户而言，可靠性大大提高。图2中，K3和D3分别为电子开关和断路器，在系统进行自动控制时，D3断开，由PLC控制模块发出指令，K3接受控制信号进行对通道的通断，在无需自动控制时，可关闭K3，或K3出现故障时，闭合D3手动进行通断。此外，每一个液压用户的输入端都按照自身特性配置断路器，以防电流过大等异常情况，对其进行保护。

2.3 通道切换

交流电源控制系统左、右电源供电通道的切换，通过在原有的设计上，再并联1个电子开关，连接到另外一路供电通道上。还以K3、D3为例，并联上K4电子开关，并接到交流电源（右）上，在液压用户需要从交流电源（左）向交流电源（右）进行切换时，由PLC控制模块发出指令，先断开K3，再接通K4即可。需要注意的一种特殊情况是，若K3、K4和D3同时开通，这样，两台交流电源就出现了并机现象，会烧毁电源及液压用户等设备。为了解决这种情况，需要在硬件和软件上进行设计，使得K3和K4互斥，D3则需要操作人员进行手动设置。

2.4 真实电源切换

液压用户需要接入真实电源时，也设计成手动和自动两种方式。以真实电源左为例，断开K1和D1，可用K2和D2对真实电源左供电进行通断控制。

2.5 本地控制和远程控制

本地控制选用PLC模块控制，在设计交流电源控制系统本地和远程控制时，需要设计本地和远程的优先级问题。这样可以避免本地和远程同时控制时所出现的逻辑混乱问题。至于优先级可以根据现场实际情况进行设定。

2.6 机上故障模拟

通过PLC控制模块对多组液压用户供电通道上的断路器和电子开关的组合通断和通道切换，考虑上延迟时间，就可以实现模拟机上电源系统故障试验，以左发电机失效为例，模拟流程是，D3断开，K1和D1通，K3通，此时，根据故障时间，定时断开K3，接通K4。需要考虑的时间有，飞机上左、右电源汇流条切换所需的时间，电子开关K3和K4切换所需的时间，这样就完成了一次左发电机失效的故障试验。右发电机失效可参照左发电机失效。

3 上位机软件设计

为达到软件的可移植性、可靠性和通用性，软件开发平台的选用至关重要，一个好的软件开发环境能够保证不同平台及操作系统之间的可移植性，降低开发难度。可采用C++Builder可视化集成开发工具，它具有一个专业C++开发环境所能提供的全部功能：快速、高效、灵活的编译器优化，逐步连接，CPU透视，命令行工具等。实现了可视化的编程环境和功能强大的编程语言的完美结合。

交流电源控制系统软件主要的工作流程如图3所示。

软件界面的设计需充分考虑人机优化工程，可以包括系统运行主界面，配置参数界面，通断功能界面、通道切换功能界面、故障模拟试验界面等。

4 结语

试验设备的研制是飞机研制过程中的重要环节。该文针对民用飞机液压系统地面模拟试验的需求，提出了模拟电源的总体方案，着重对交流电源控制系统提出了设计原理和软件设计流程，并将此应用于某型民用飞机液压系统地面模拟试验中，使得液压系统地面模拟试验能够很好的开展，满足了试验中液压用户对交流电源控制系统的要求。

参考文献

[1] 《飞机设计手册》总编委会.飞机设计手册16-电气系统设计[M].北京：航空工业出版社，2000.