【摘要】根據(jù)某型飛機電源系統(tǒng)飛行試驗要，提出了一種基于FpGA的飛機電源參數(shù)測試設備，用于采集測試飛機電源參數(shù)。傳感器采集電源參數(shù)，通過光纖傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集卡，經(jīng)過FpGA數(shù)據(jù)處理后傳送到上位機，供用戶進行數(shù)據(jù)分析和監(jiān)控。該設備的測試準確度符合GJB5189-2003的規(guī)定。

當前，飛機上電力電子設備日益多樣化、復雜化，飛機電源系統(tǒng)的品質直接影響飛行安全。因此在進行飛行時，要對飛機供應的直流電源、交流電源進行工作特性測量，并給出其參數(shù)的基本特性和動態(tài)特性。

關于電源瞬態(tài)特性參數(shù)，目前沒有相應的測量設備，從而需研制專用的瞬態(tài)電源動態(tài)特性參數(shù)測量設備對其進行測試，以滿足民機適航性試飛要求。

本設備是一種專用測試設備，重要用于飛機交、直流電網(wǎng)參數(shù)采集測試，捕獲飛機電源系統(tǒng)的負荷突變、電壓突變，然后供應給地面數(shù)據(jù)卸載及預處理系統(tǒng)，以評估被測飛機電網(wǎng)絡供電特性是否滿足相關特種或設計規(guī)范的要求。

一、飛機電源特性參數(shù)

飛機電源系統(tǒng)是飛機上電能出現(xiàn)、調節(jié)、控制和電能變換部分的總稱。飛機電源系統(tǒng)由交流電源系統(tǒng)和直流電源系統(tǒng)組成，交流電源系統(tǒng)向機上交流電網(wǎng)供應115/200V,400Hz三相交流電。直流電源系統(tǒng)向機上直流網(wǎng)路供應27V低壓直流電。

根據(jù)飛行科目要求，設備需測量飛機交流電源系統(tǒng)、直流電源系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)和瞬態(tài)參數(shù)，包括穩(wěn)態(tài)交流電壓、瞬態(tài)交流電壓、穩(wěn)態(tài)交流電流、瞬態(tài)交流電流、穩(wěn)態(tài)頻率、瞬態(tài)頻率、電壓相位差、畸變頻譜幅值、直流畸變等46種參數(shù)。

電源參數(shù)的測試準確度遵照GJB5189-2003的規(guī)定:穩(wěn)態(tài)交、直流電壓測量在電壓為額定值時相對誤差在0.2%范圍內，瞬態(tài)交、直流電壓測量在電壓為最大極限時相對誤差在0.5%范圍內，交、直流電流測量在電流為額定值時相對誤差在0.8%范圍內。

二、總體設計

飛機電源瞬態(tài)特性參數(shù)測試設備重要由嵌入式CpCIE/CpCI計算機、4塊12通道數(shù)據(jù)采集卡、IRIG-B時碼卡、ARINC429總線板卡、以及前端電壓、電流測量傳感器組成一個集成化、標準化的飛行電源動態(tài)特性參數(shù)測量設備。

該設備面向試飛工程師、數(shù)據(jù)處理工程師以及其它相關人員，為他們供應電源動態(tài)特性參數(shù)測試數(shù)據(jù)。

2.1總體結構

電源瞬態(tài)特性參數(shù)測試設備包括傳感器、信號調理設備、信號采集記錄器、編程加載裝置等。其中信號采集記錄器由采集機箱、控制器板卡、ARINC429總線板卡、時碼板卡、高速數(shù)據(jù)采集板卡、可拆卸固態(tài)記錄器、顯示器及鍵盤等組成，如圖1所示：

圖1電源瞬態(tài)特性參數(shù)測試設備結構圖

本設備的輸入信號包括：電壓、電流信號，IRIG-B時碼信號和429總線信號。其中，機載電源的電壓、電流信號，通過傳感器、信號調理設備將實際的電壓電流信號轉成適合板卡的電壓信號。整套設備與機載電源隔離，不會對飛機干擾飛機正常工作。

2.2硬件組成

傳感器重要用于交直流電流的變換，本測試設備的被測試信號包括電壓信號和電流信號，電壓信號直接分壓后進入測試設備，以新增系統(tǒng)的帶寬，改善系統(tǒng)的動態(tài)性能；電流信號由電流傳感器變換后進入測試設備。

為了提高抗干擾性能和動態(tài)性能，選用霍爾電流傳感器，將交直流電流轉換成200mA以下的交直流小電流輸入到信號調理設備。

信號調理設備完成信號的調理，重要包括電壓信號的衰減、電流-電壓信號的轉換、交、直流電壓畸變信號和交流電壓直流分量的調理等功能。調理后的模擬信號送入數(shù)據(jù)采集設備進行采樣。

采集器為3UCpCIE機載計算機，重要包括CpU卡、電源數(shù)據(jù)采集卡、IRIG-B時碼卡、429總線卡、以及SATA擴展口，其組成如圖2所示：

圖2采集器組成結構圖。