基于PXI虚拟仪器的航空静止变流器自动检测仪设计

【摘 要】：本文介绍了基于PXI总线的航空静止变流器的通用自动检测仪的设计，给出了检测仪硬件系统的组成方式和软件系统的设计。该检测仪具有通用性好、自动程度高、检测参量多、检测速度快的特点。该检测仪能够对多种型号的航空静止变流器进行自动检测。 1 引言 随着电力电子技术的迅猛发展，体积小、重量轻、可靠性高的航空静止变流器在航空领域得到广泛应用。当前，静止变流器正逐步取代旋转变流器，作为二次电源、应急电源或专用电源在飞机电源系统中使用由于机载电源系统在飞机上的特殊地位，其性能的好坏将直接影响到其它电子设备、任务设备的工作情况。 变流设备的维护工作，传统的方法是采用电压表、电流表以及示波器等测试仪器对电压、电流等参量进行检测，检测参数少且只能进行静态测试，设备的动态性能、电压调制、频率调制、谐波含量等参数无法测试，且测试过程全部由人工控制完成，测试过程复印⑽蟛畲蟆? 为了解决上述问题，采用虚拟仪器的设计思想，选用PXI总线数采模块、程控电源、程控负载，设计了静止变流器自动检测仪。该检测仪针对目前装备的护规程和技术说明的要求进行，测试过程可以设置自动或人工方式，测试数据自动存储。在系统的设计过程中，充分考虑了系统的通用性、可靠性以及系统的开放性。 2 检测仪的功能和设计要求 作为机载设备供电电源的静止变流器，其功能是将28V的直流电转换成为115V、400Hz的交流电。表征其性能（特性）的指标除交流侧的电压、电流、功率、频率、波形系数、谐波含量、外特性、负载特性外；还包含直流侧的电压降、电流等指标。因此，系统要测试或计算的参数较多，测试过程比较复杂。设计过程中，在实现系统测试功能的基础上，系统要有较高的可靠性、良好的维护性、体积小、操作简单。结合使用单位的实际情况，确定设计的测试系统的主要功能为： （1）能够进行静止变流器整机的性能测试、功能测试和定期检测； （2）系统的测试项目和测试内容可以选择； （3）测试进程可以自动进行或人工控制； （4）测试的操作鼠标化； （5）测试数据的存储与打印。 3 检测仪的设计 对静止变流器进行检测时，检测的参量主要是电压、电流等一般电量和波形系数的测试、分析，因此在测试资源选取、系统组建上具有较大的灵活性。在满足测试系统基本要求的基础上，为了实现系统的可靠性、机动性等要求，采用基于虚拟仪器技术及新的检测技术组建测试系统。组建的测试系统体积小、便于携带、机动灵活。另外为满足安全性的要求，对变流器的电压、电流采集均采用互感器，实现强电与弱电的分离，同时选用的数采卡DAC和I/O卡均带有隔离功能。 3.1 检测仪的硬件设计 检测仪的组成结构如图1所示。由图中可以看出，检测仪主要由控制电路、28V直流检测电路、115V交流检测电路、PXI模块、控制计算机、程控电源、程控负载等几部分组成。 控制计算机：控制计算机是整个检测仪的控制中心，为了减小检测仪的体积，采用内嵌式计算机；计算机带有GPIB接口以便对程控电源和程控负载进行控制。 PXI模块：主要由PXI的数采卡和离散的：I/O卡组成。数采卡主要是实现28V直流侧和115V交流侧的电压、电流的采集，离散I/O卡则主要是实现对静止变流器的输入电压和负载的控制以及对静止变流器故障信号的采集。 控制电路：主要由继电器和接触器组成，继电器和接触器在计算机的控制下，完成对静止变流器输入输出的控制。 检测电路：检测电路由直流检测电路和交流检测电路组成，完成静止变流器的输入电流、电压和输出电流、电压的检测和调理。为了防止强电的串入，检测电路均采用带隔离的检测器件。 程控电源、程控负载：为了检测静止变流器的过压和欠压保护功能，采用了带有GPIB接口的程控电源；为了满足静止变流器的负载特性检测需求，采用了带有GPIB接口的程控负载。 3．2 检测仪的软件 软件系统是检测仪重要的组成部分，检测仪性能的好坏，在很大程度上取决于检测仪的软件。检测仪的软件采用LabWindows/CVI进行开发，检测仪主控计算机的操作系统选用WIN98。系统软件主要包括6个模块，以实现对静止变流器的功能、性能检测和测试数据的显示、存储、打印。系统的软件框图见图2。 系统主控制程序主要实现系统的自检、初始化和被测试的静止变流器型号的选择功能；测试程序是完成静止变流器测试功能的主要程序。为了满足不同的测试需求，检测仪有两种工作方式可以设置：自动测试和手动测试，测试的内容和测试项目可以根据需要进行选择。数据处理程序将I/O卡采集的测试数据进行处理，计算出静止变流器的电压、流频率等参数，显示出静止变流器的输出波形；数据库管理程序主要完成检测数据的存储并生成检测记录单；测试界面为人机接口，为了简化操作，主要采用鼠标化操作；系统帮助程序主要是为操作人员提高系统的操作帮助和操作指南。 4 结束语 航空静止变流器通用自动检测仪器是基于虚拟仪器的自动检测仪，在设计过程中，实现了对输入电压和负载的程控，使检测过程自动化，极大提高了检测效率和检测速度，减少了检测时间，降低了工作难度；测数据准确、可靠，提高了检测技术手段，具有较高的推广应用价值。