PDF《飞机供电系统交流电压畸变测试方法》

1 交流电压畸变产生的原因口叫. 交流电压产生畸变的原因除非线性负载外另 一个重要原因就是系统工作原理性因素,包括电 压调制和频率调制等.当发电机调压器调节发电 万方数据 第lO期 郑先成,等:飞机供电系统交流电压畸变测试方法 机输出电压或者由于负载变化引起线路压降变化 时都会产生电压调制.对于电压调制,当基波为工 的电压受到频率为Z的信号调制后,产生正±Z的 频率分量,该分量一般都不是谐波分量,而是间谐 波或次谐波分量. 由于飞机发动机转速变化引起发电机转速变化 或者发电机的负载的变化,都会引起电网电压的频 率调制.设电源电压为玑.蚴,频率调制信号为 ∞cos伫(∞为最大角频率偏移,门为频率调制的角 频率),调制后的电压为u(￡),则u(￡)=执os[J(∞+∞cos亿)df]=玑os(∞f+ 筹sin亿专研厶(筹)c.蚴t+荟^(等)c.s(∞+ 枷)+￡+∑t,.(等)cos(∞.一nn)￡] 其中:'

,.为贝塞尔函数.由此可知,频率调制后的 信号包含了很多非谐波分量.在同样的频率调制 角频率幽时,若调制率n较小,即频率调制速度 较慢,则.,.f等)相对较大,所引起的非谐波含量 较大,通常在系统中会造成电动机构的振荡,影响 飞机的操控.

2 交流电压畸变测试原理 分析交流电压畸变是否在允许的范围内主要 依据GJBl81A一2003中限制曲线的规定.由图2的 频率轴可知,飞机供电系统交流电压畸变信号的频 带较宽,从10 Hz一500 kHz,采用常规的测试方法 直接进行DFT或FFr运算需要很长时间和很多的 系统资源,本系统采用频段频谱法将频谱分为4个 频段:低频段(10 Hz~1 kHz)、中低频段(1―10 kHz)、中高频段(10~100 kHz)和高频段(100~500 kHz),每一频段采用不同的分辨率,低频段为1 Hz, 中低频段为10 Hz,中高频段为1 kHz,高频段为5 kHz,也可以根据需要设定各频段频谱分辨率.为了 保证各频段信号分析结果的相关陛,所有频段的分 析数据都来源于同一段采样数据. 由图2的幅度轴可知,电压畸变各频率点的 信号幅值较小,特别是高频部分,而基波的幅值相 对来说较大,而且考虑变频系统的频率变化范围, 系统在硬件调理电路将被测信号分成两部分,对于400 Hz附近(200~800 Hz)的信号采用直接采 样分析,而其他频段的信号先通过模拟带阻滤波 器滤除基波信号,再放大后送人信号采集板采样 分析,这样就减小了A/D转换器量化误差对高频 频谱测量准确度的影响.

3 硬件调理电路设计 系统硬件调理电路分为两部分,一部分对输 入交流电压衰减,然后送入数据采集板进行采样, 另外一部分对衰减后的信号进行带阻滤波,滤除 基波及一定频带内的分量(频带的宽度与滤波器 的特性有关),然后送人数据采集板采样. 考虑到开关电容滤波器会给系统带来开关噪 声干扰,本系统选择的滤波器为模拟滤波器 uAF42.uAF42是高性能的通用滤波器,可以根据 需要配置成不同的滤波器类型.其内部集成了4 个高性能运放和2个1

000 pF电容,保证系统的 稳定性和可靠性,而且其外部配置的电阻变化对 其影响较小.为了实现带阻滤波,需要2片uAF42,其中1个组成高通滤波,另外1个组成低 通滤波,2级相连组成1个带阻滤波器,,

见图1. 选择合适的外围原件的参数,当设定带阻滤波器 的阻带频率为400 Hz时,对于399 Hz的信号衰 减可达到100 dB.带阻滤波器滤除后的信号经过 放大后送人数据采集板采样. 图1 交流电压畸变基波带阻滤波器电路图 4测试数据处理方法'