專利名稱：機(jī)載二次電源系統(tǒng)的數(shù)字化仿真的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及機(jī)載二次電源系統(tǒng)的數(shù)字化仿真，特別是航空、航天器的供電系統(tǒng)配電網(wǎng)數(shù)字化仿真，屬于計(jì)算機(jī)控制技術(shù)。
背景技術(shù)：
利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行仿真與效能評(píng)估是當(dāng)前飛機(jī)電源系統(tǒng)研究中的重要手段，目前特別是美國(guó)軍方及我國(guó)的軍工研究所都在大量使用一些仿真工具進(jìn)行航空、航天器的開(kāi)發(fā)研究。傳統(tǒng)的飛機(jī)電源配電網(wǎng)系統(tǒng)的研究，主要為人工測(cè)試手段，需要消耗大量的人力、 物力和財(cái)力，而且有些研究方面?zhèn)鹘y(tǒng)人工方式是不能解決的，因此利用仿真技術(shù)研究飛機(jī)電源系統(tǒng)就極大的改變了傳統(tǒng)的飛機(jī)電源系統(tǒng)研究模式。目前，我國(guó)在航空、航天器的研究上主要以獨(dú)立電源設(shè)備研究為主，涉及整個(gè)電源系統(tǒng)的研究較少，因此，很有必要在電源系統(tǒng)的整體研究上采用新技術(shù)、新手段，本實(shí)用新型能很好的解決上述不足。實(shí)用新型的內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種功能齊全的機(jī)載二次電源系統(tǒng)數(shù)字化仿真軟件功能包。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣設(shè)計(jì)的，包括電源系統(tǒng)、蓄電池、三相靜止變換器、 各種直流變換器、液壓系統(tǒng)、舵機(jī)及主電源和各種負(fù)載的過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)，還包括了時(shí)序控制模型和故障模式設(shè)置，仿真時(shí)可以在時(shí)序控制模型中連續(xù)或斷續(xù)的設(shè)置飛機(jī)的不同飛行狀態(tài)及飛行時(shí)間，然后時(shí)序控制模型會(huì)控制觸發(fā)不同飛行狀態(tài)下相應(yīng)的用電設(shè)備通、斷，技術(shù)人員可以通過(guò)觀察不同點(diǎn)的仿真波形分析用電設(shè)備通、斷對(duì)配網(wǎng)系統(tǒng)的影響，故障模式可以設(shè)置在系統(tǒng)中任意的母線或關(guān)鍵點(diǎn)發(fā)生立即或延時(shí)的斷路、短路故障。本實(shí)用新型可對(duì)系統(tǒng)各個(gè)子模型進(jìn)行仿真，同時(shí)還具有對(duì)整個(gè)系統(tǒng)連續(xù)飛行、負(fù)載的突加突卸、過(guò)載、短路和主電源過(guò)壓進(jìn)行仿真等多種功能。上述的電源系統(tǒng)為系統(tǒng)主電源包括過(guò)壓保護(hù)及啟動(dòng)備用電源電路，備用電源為四組并聯(lián)的蓄電池組，電源系統(tǒng)利用查表法和基于功能要求的方式建立模型。上述的蓄電池為備用電源和應(yīng)急電源，分別用于主電源的備用和直流變換器后端重要負(fù)載的應(yīng)急，蓄電池利用實(shí)際的充、放電曲線建立模型。上述的三相靜止變換器，包括正弦振蕩電路、移相電路和推挽放大電路等，主要為陀螺儀提供激勵(lì)電源，利用原理圖建立模型上述的各種直流變換器，包括兩種不同功率類型，這兩種變換器均為非線性變換器，即變換器為多輸入多輸出類型，變換器前端設(shè)有過(guò)壓保護(hù)，一旦過(guò)壓?jiǎn)?dòng)備用電源繼續(xù)為負(fù)載供電，后端設(shè)有過(guò)流保護(hù)，一旦達(dá)到國(guó)軍標(biāo)的過(guò)流要求會(huì)切斷負(fù)載，直流變換器利用基于原理圖的方法建立模型。上述的液壓系統(tǒng)，主要考慮了供電電壓大小、油壓壓力及時(shí)間變換等因素，利用三維查表法建立模型。上述的舵機(jī)，包括減速板舵機(jī)和翼面舵機(jī)兩種類型，利用實(shí)測(cè)的電壓-電流曲線建立其模型，一旦舵機(jī)的型號(hào)發(fā)生變化，只需要把重新實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)重新填入模型中即可。在仿真時(shí)還需要將模型轉(zhuǎn)換為時(shí)變電阻模型，利用觸發(fā)控制系統(tǒng)來(lái)控制其用電情況。上述過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)在主電源和直流變換器中均有，過(guò)壓保護(hù)采用電壓比較電路與基準(zhǔn)電壓比較，根據(jù)原理圖建立過(guò)壓保護(hù)模型；過(guò)流保護(hù)根據(jù)變換器功率、輸出電壓及國(guó)家軍用軍事標(biāo)準(zhǔn)的要求，采用查表法建立模型。上述時(shí)序控制模型，包括時(shí)間狀態(tài)預(yù)設(shè)、信號(hào)轉(zhuǎn)換、觸發(fā)控制等部分，它主要有兩種作用，一是對(duì)系統(tǒng)整體仿真進(jìn)飛行行狀態(tài)和時(shí)間預(yù)設(shè)，二是對(duì)于系統(tǒng)中的時(shí)變負(fù)載模型轉(zhuǎn)換為的時(shí)變電阻模型進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，利用基于功能要求的方法建立模型。上述的故障模式設(shè)置，包括故障時(shí)間預(yù)設(shè)和故障觸發(fā)控制等部分，通過(guò)故障模式預(yù)設(shè)可對(duì)系統(tǒng)中的任意點(diǎn)進(jìn)行任意時(shí)間的斷路、短路測(cè)試，利用基于功能要求的方法建立模型。本實(shí)用新型采用模塊化、模型化建模，因此不僅可以對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行仿真、驗(yàn)證， 而且還可根據(jù)不同的機(jī)型對(duì)用電負(fù)載在配網(wǎng)系統(tǒng)中的具體位置任意放置，極大的增加了系統(tǒng)的靈活性，系統(tǒng)整體和各個(gè)模型具有過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)和各種故障預(yù)設(shè)模式功能，同時(shí)還可以對(duì)飛機(jī)的穩(wěn)定狀態(tài)、連續(xù)狀態(tài)、負(fù)載的突加突卸、過(guò)載、短路、過(guò)壓情形進(jìn)行仿真研究，對(duì)飛機(jī)二次電源系統(tǒng)的研究提供了一種新的手段和方式。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖圖2為本實(shí)用新型時(shí)序控制結(jié)構(gòu)框圖圖3為本實(shí)用新型故障預(yù)設(shè)模型框圖
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
具體實(shí)施方式
在圖1、圖2中可以看出，本實(shí)施例中的機(jī)載二次電源系統(tǒng)數(shù)字化仿真包括電源系統(tǒng)、各種匯流條、液壓系統(tǒng)、三相靜止變流器、蓄電池、矩陣開(kāi)關(guān)、各種變換器、舵機(jī)、任務(wù)計(jì)算機(jī)、測(cè)控系統(tǒng)、過(guò)流保護(hù)模塊、過(guò)壓保護(hù)模塊、時(shí)序控制模塊和故障模式設(shè)置模塊。電源系統(tǒng)包括主電源系統(tǒng)和應(yīng)急系統(tǒng)系統(tǒng)，主電源系統(tǒng)的輸出功率主要取決于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速大小，利用查表法建立了飛機(jī)主電源的功率曲線模型，同時(shí)還通過(guò)電壓比較電路設(shè)置了主電源的過(guò)壓保護(hù)電路，當(dāng)電壓高于設(shè)置的電壓時(shí)，電壓比較電路就切斷主電源，此時(shí)由應(yīng)急系統(tǒng)向配電網(wǎng)系統(tǒng)供電。應(yīng)急系統(tǒng)主要由四個(gè)蓄電池并聯(lián)組成。液壓系統(tǒng)主要由液壓燃油泵、保護(hù)電路等組成，液壓燃油泵采用查表法建立模型。三相靜止變流器主要有振蕩電路、 移相電路和推挽放大電路組成。蓄電池有兩種不同的型號(hào)規(guī)格，均按照查表法建立模型同時(shí)外圍設(shè)有比較電路。矩陣開(kāi)關(guān)由電壓比較電路、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，四位邏輯開(kāi)關(guān)等組成。變換器有兩種不同的功率型號(hào)，主要由過(guò)壓保護(hù)電路、DC-DC變換器和過(guò)流保護(hù)電路組成。 舵機(jī)有兩種不同的型號(hào)，均采用查表法建立模型。任務(wù)計(jì)算機(jī)為負(fù)載，作為恒功率模型。測(cè)控系統(tǒng)分為兩段，主要由分段的恒功率模型組成。過(guò)流保護(hù)模塊主要由電流采集電路、比例積分電路、比較電路和控制電路組成，經(jīng)過(guò)封裝可在任意變換器輸出端增設(shè)。過(guò)壓保護(hù)模塊主要由電壓采集電路，電壓比較電路組成。時(shí)序控制模塊主要由時(shí)間狀態(tài)模塊、信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、狀態(tài)轉(zhuǎn)換、觸發(fā)控制機(jī)繼電器比較模型組成。故障模式設(shè)置模塊主要由時(shí)間-故障狀態(tài)設(shè)置、故障觸發(fā)控制及故障點(diǎn)位置設(shè)置組成。仿真前，按照系統(tǒng)的實(shí)際二次電源連接方式，利用各個(gè)獨(dú)立模型搭建二次電源系統(tǒng)的實(shí)際接線圖。在圖2中預(yù)設(shè)置飛機(jī)的飛行狀態(tài)及相應(yīng)的飛行時(shí)間，對(duì)時(shí)變電阻性質(zhì)的負(fù)載也做同樣的設(shè)置，最后進(jìn)行飛機(jī)連續(xù)飛行狀態(tài)的仿真研究。在這一過(guò)程中也可以只對(duì)某一種穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)行仿真研究。仿真前，搭建好二次電源系統(tǒng)的實(shí)際接線圖，在時(shí)變負(fù)載的時(shí)序控制中，預(yù)設(shè)置某些設(shè)備的通、斷時(shí)間，仿真這些用電設(shè)備在某飛行階段突加、突卸對(duì)二次電源系統(tǒng)的影響； 仿其前，預(yù)設(shè)置某些接點(diǎn)處過(guò)載，仿真某飛行階段，研究分析過(guò)載情況對(duì)二次電源系統(tǒng)的影響；仿真前，預(yù)設(shè)置系統(tǒng)主電源在某時(shí)刻過(guò)壓，仿真某飛行階段，研究分析主電源過(guò)壓時(shí)系統(tǒng)的工作狀態(tài)。仿真前，按照系統(tǒng)的實(shí)際二次電源連接方式，利用各個(gè)獨(dú)立模型搭建二次電源系統(tǒng)的實(shí)際接線圖。在圖2中預(yù)設(shè)置飛機(jī)的飛行狀態(tài)及相應(yīng)的飛行時(shí)間，在圖3中預(yù)設(shè)置某些接點(diǎn)在某時(shí)刻發(fā)生短路，仿真某飛行階段，研究分析此處發(fā)生短路對(duì)二次電源系統(tǒng)及相關(guān)負(fù)載的影響。
權(quán)利要求1. 一種機(jī)載二次電源系統(tǒng)的數(shù)字化仿真，包括電源系統(tǒng)、蓄電池、三相靜止變換器、直流變換器、液壓系統(tǒng)、舵機(jī)及主電源和各種負(fù)載的過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)，還包括了時(shí)序控制模型和故障模式設(shè)置模型，電源系統(tǒng)為系統(tǒng)主電源包括過(guò)壓保護(hù)及備用電源，蓄電池為備用電源，主電源中的備用電源為四組并聯(lián)的蓄電池組，三相靜止變換器包括正弦振蕩電路、移相電路和推挽放大電路，直流變換器包括兩種不同功率類型，這兩種變換器均為非線性直流變換器，舵機(jī)系統(tǒng)包括了減速板舵機(jī)、翼面舵機(jī)兩種類型，過(guò)壓保護(hù)采用電壓比較電路。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種機(jī)載二次電源系統(tǒng)的數(shù)字化仿真，包括主電源系統(tǒng)、蓄電池、三相靜止變換器、直流變換器、液壓系統(tǒng)、舵機(jī)及主電源和各種負(fù)載的過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)，還包括時(shí)序控制模塊和故障模式設(shè)置，實(shí)驗(yàn)時(shí)可以在時(shí)序控制模塊中連續(xù)或斷續(xù)的設(shè)置飛機(jī)的不同飛行狀態(tài)及飛行時(shí)間，然后時(shí)序控制模塊會(huì)控制觸發(fā)不同飛行狀態(tài)下相應(yīng)的用電設(shè)備通、斷，技術(shù)人員可以通過(guò)觀察不同點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)波形分析用電設(shè)備通、斷對(duì)配電網(wǎng)系統(tǒng)的影響，故障模式可以設(shè)置在系統(tǒng)中任意母線或關(guān)鍵點(diǎn)發(fā)生瞬時(shí)或延時(shí)的斷路、短路故障。本實(shí)用新型可對(duì)系統(tǒng)各個(gè)子模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，同時(shí)還具有對(duì)整個(gè)系統(tǒng)連續(xù)飛行、負(fù)載的突加突卸、過(guò)載、短路和主電源過(guò)壓進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的多種功能。
文檔編號(hào)G05B13/04GK202120047SQ201020605998
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2010年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月10日
發(fā)明者朱娟娟, 李昂, 閆群民, 馬永翔 申請(qǐng)人:陜西理工學(xué)院