電源是向電子設(shè)備提供功率的裝置，電源功率的大小，電流和電壓是否穩(wěn)定，將直接影響整個(gè)系統(tǒng)的工作性能和使用壽命。電子設(shè)備的設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)考慮電源系統(tǒng)，只有提高了電源的穩(wěn)定性和可靠性，整個(gè)電子設(shè)備的性能才可以大幅度提升，因此在研發(fā)、生產(chǎn)、檢驗(yàn)過程中需要對電源重要指標(biāo)進(jìn)行大量的測試。尤其是航空領(lǐng)域，電源需要滿足飛機(jī)電力特性，電源測試內(nèi)容豐富，包括電壓畸變、電壓瞬變、尖峰電壓、紋波電壓、電壓調(diào)制、浪涌電流、頻率畸變、電壓擾動(dòng)等等。
本期課程重點(diǎn)分為以下四個(gè)方面：GJB181飛機(jī)供電特性概述、GJB181規(guī)定的電子設(shè)備兼容性測試方法、GJB181測試系統(tǒng)簡介和GJB181測試系統(tǒng)應(yīng)用擴(kuò)展。
一、GJB181飛機(jī)供電特性概述
飛機(jī)供電特性標(biāo)準(zhǔn)既是飛機(jī)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要標(biāo)準(zhǔn)，也是飛機(jī)供電系統(tǒng)與用電設(shè)備的接口標(biāo)準(zhǔn);是研制、生產(chǎn)、采購、驗(yàn)收、使用、維護(hù)、修理過程中應(yīng)執(zhí)行的規(guī)范;是進(jìn)行國內(nèi)外技術(shù)協(xié)調(diào)及引進(jìn)設(shè)備時(shí)檢驗(yàn)驗(yàn)收的依據(jù)。GJB181的演變?yōu)椋篏JB181-1986→GJB181A-2003→GJB181B-2012.
GJB181的七大供電類分別為：單相115V/400Hz、三相115V/400Hz、單相115V/360-800Hz、三相115V/360-800Hz、單相220V/50Hz、直流270V、直流28V。GJB181用電設(shè)備的六種工作狀態(tài)分別為：正常、轉(zhuǎn)換、非正常、應(yīng)急、電啟動(dòng)、供電故障。
二、GJB181規(guī)定的電子設(shè)備兼容性測試方法
GJB181標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的電子設(shè)備兼容性測試方法中比較有代表性的是單相400Hz交流和28V直流供電方式，測試項(xiàng)根據(jù)6種飛機(jī)供電工作狀態(tài)進(jìn)行劃分，以單項(xiàng)交流為例，包含以下測試項(xiàng)：
工作狀態(tài)
單相115V 400Hz 交流
28V直流
正常工作狀態(tài)
SAC-101
負(fù)載特性
LDC-101
負(fù)載特性
SAC-102
正常穩(wěn)態(tài)電壓和頻率
LDC-102
正常穩(wěn)態(tài)電壓
SAC-103
---------
LDC-103
電壓畸變頻譜
SAC-104
電壓調(diào)制
LDC-104
脈動(dòng)
SAC-105
頻率調(diào)制
LDC-105
正常電壓瞬變
SAC-106
電壓畸變頻譜
SAC-107
電壓畸變系數(shù)
SAC-108
直流分量
SAC-109
正常電壓瞬變
SAC-110
正常頻率瞬變
轉(zhuǎn)換狀態(tài)
SAC-201
供電轉(zhuǎn)換中斷
LDC-201
供電轉(zhuǎn)換中斷
非正常狀態(tài)
SAC-301
非正常穩(wěn)態(tài)電壓和頻率
LDC-301
非正常穩(wěn)態(tài)電壓
SAC-302
非正常電壓瞬變
LDC-302
非正常電壓瞬變
SAC-303
非正常頻率瞬變
應(yīng)急狀態(tài)
SAC-401
應(yīng)急穩(wěn)態(tài)電壓和頻率
LDC-401
應(yīng)急正常電壓
發(fā)動(dòng)機(jī)電起動(dòng)
SAC-501
------
LDC-501
起動(dòng)電壓瞬變
供電故障
SAC-601
斷電
LDC-301
斷電
SAC-602
------
LDC-302
反極性
SAC-603
反極性
表1 GJB181B單相定頻交流及28V直流測試項(xiàng)
圖1 GJB181B單/三相測試原理圖
圖2 GJB181B 直流測試原理圖
所有的測試項(xiàng)在測試過程中需要注意的是除電流外，其他參數(shù)的測量要在UUT電源輸入端10cm范圍內(nèi)進(jìn)行;電流測量使用互感器在115V線上進(jìn)行;確保電源中線可靠接地，UUT的激勵(lì)設(shè)備和監(jiān)測設(shè)備應(yīng)確保UUT適當(dāng)?shù)募?lì)輸入，并監(jiān)測UUT的輸出，確保能判定UUT的性能。
1、SAC101 -負(fù)載特性
1)波峰系數(shù)測量
2)功率因數(shù)測試量
3)電流畸變系數(shù)測量
4)電流畸變頻譜測量
2、SAC102 -穩(wěn)態(tài)電壓和頻率極限試驗(yàn)
本試驗(yàn)用于驗(yàn)證單相交流115V400HZ用電設(shè)備在其供電電壓和頻率為GJB181B-2012規(guī)定的正常穩(wěn)態(tài)電壓和頻率極限時(shí)，能否正常工作并保證其性能。
3、SAC104 -電壓調(diào)制試驗(yàn)
1)交流定頻電壓需要在400Hz上做試驗(yàn);
2)需要在穩(wěn)態(tài)電壓115Vrms、109.25Vrms和116.75Vrms分別做試驗(yàn)
3)電壓調(diào)制試驗(yàn)條件表
4、SAC105–頻率調(diào)制試驗(yàn)
1)單相交流400Hz定頻試驗(yàn)中，分別需要在395Hz、400Hz和405Hz頻率點(diǎn)上做頻率調(diào)制試驗(yàn)，每個(gè)頻率點(diǎn)上試驗(yàn)時(shí)間為10分鐘
2)頻率調(diào)制試驗(yàn)條件表
5、SAC106 -電壓畸變頻譜試驗(yàn)
1)試驗(yàn)前需要對試驗(yàn)條件A-H做校準(zhǔn)，校準(zhǔn)電阻上所產(chǎn)生的電流與用電設(shè)備實(shí)際的負(fù)載電流一致
2)每種試驗(yàn)條件的試驗(yàn)間隔時(shí)間為1分鐘
3)單相交流400Hz定頻電壓畸變頻譜試驗(yàn)條件表
6、SAC107 -電壓畸變系數(shù)試驗(yàn)
試驗(yàn)前需要對試驗(yàn)條件做校準(zhǔn)，校準(zhǔn)電阻上所產(chǎn)生的電流與用電設(shè)備實(shí)際的負(fù)載電流一致
7、SAC108 -直流分量試驗(yàn)
1)將UUT接入試驗(yàn)電路中，打開交流電源開關(guān)，調(diào)整電壓到115V，頻率為400Hz
2)閉合供電回路開關(guān)，啟動(dòng)UUT
3)通過調(diào)制程控交流電源，分別在交流輸出疊加一個(gè)+0.1V和-0.1V的直流電壓，試驗(yàn)時(shí)間不少于30分鐘
8、SAC109 -正常電壓瞬變
1)試驗(yàn)條件A-M需要循環(huán)5次，每個(gè)試驗(yàn)條件間隔1分鐘
2)交流400Hz設(shè)備試驗(yàn)條件表
9、SAC110 -正常頻率瞬變試驗(yàn)
1)試驗(yàn)條件A-I需要循環(huán)5次，每個(gè)試驗(yàn)條件間隔1分鐘
2)交流400Hz定頻設(shè)備試驗(yàn)條件表
10、SAC201 -電源中斷試驗(yàn)
1)交流400Hz定頻設(shè)備只在400Hz上做試驗(yàn)
2)每個(gè)試驗(yàn)條件間隔1分鐘，A-L需要循環(huán)做試驗(yàn)5次
3)電源中斷試驗(yàn)條件表
11、SAC301–非正常穩(wěn)態(tài)電壓和頻率
SAC301非正常穩(wěn)態(tài)電壓和頻率試驗(yàn)要求驗(yàn)證單相交流115V400HZ用電設(shè)備在其供電為GJB181B-2012規(guī)定的非正常穩(wěn)態(tài)極限時(shí)，能否工作并保持其規(guī)定的性能。
12、SAC302 -異常電壓瞬變試驗(yàn)
1)試驗(yàn)條件A-M需要循環(huán)5次，每個(gè)試驗(yàn)條件間隔1分鐘
2)交流400Hz設(shè)備試驗(yàn)條件表
13、SAC303-異常頻率瞬變試驗(yàn)
1)試驗(yàn)條件A-I需要循環(huán)5次，每個(gè)試驗(yàn)條件間隔1分鐘
2)交流400Hz定頻設(shè)備試驗(yàn)條件表
14、SAC401 -緊急電壓和頻率試驗(yàn)
1)單相交流400Hz定頻異常電壓和頻率極限表
15、SAC601–斷電
1)交流400Hz定頻設(shè)備只在400Hz上做試驗(yàn)
2)每個(gè)試驗(yàn)條件間隔1分鐘，A-D需要循環(huán)做試驗(yàn)5次
3)電源失效試驗(yàn)條件表
三、GJB181測試系統(tǒng)簡介
針對以上的測試方法，下面我們介紹一下市場上應(yīng)用比較廣泛的幾種測試方案。
1、最簡方案：
表2 GJB181測試系統(tǒng)最簡方案覆蓋測試項(xiàng)
圖3 GJB181測試系統(tǒng)最簡方案
2、系統(tǒng)解決方案
1)系統(tǒng)組成：交直流電源、傳感器及采集設(shè)備、激勵(lì)輸入設(shè)備
2)系統(tǒng)軟件功能：標(biāo)準(zhǔn)版本選擇、測試項(xiàng)目選擇、測試窗口配置、測試設(shè)備設(shè)置、測試報(bào)表生成
圖4 GJB181測試系統(tǒng)解決方案
市場主流設(shè)備廠家包含有美國AMETEK集團(tuán)APP程控電源事業(yè)部CI品牌、EMTEST、艾德克斯等。
四、GJB181測試系統(tǒng)應(yīng)用擴(kuò)展
在我國工業(yè)等其他領(lǐng)域，以上解決方案通過調(diào)整后，同樣能夠適應(yīng)相關(guān)領(lǐng)域產(chǎn)品的供電適應(yīng)性測試需求。
如商用飛機(jī)需按DO-160標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于機(jī)載設(shè)備供電適應(yīng)性要求進(jìn)行測試，船舶艦載設(shè)備、航天飛行器、衛(wèi)星等用電設(shè)備的地面供電模擬測試、風(fēng)電機(jī)組電網(wǎng)適應(yīng)性測試等應(yīng)用，通過對測試系統(tǒng)的硬件、軟件進(jìn)行調(diào)整后均可支持。
DO-160測試，使用GJB181電源適應(yīng)性測試系統(tǒng)即可測試，只需軟件開發(fā)相應(yīng)的測試序列。
船舶、衛(wèi)星等用電設(shè)備的適應(yīng)性要求均有相應(yīng)的軍標(biāo)進(jìn)行規(guī)范，風(fēng)電行業(yè)暫時(shí)沒有明確的標(biāo)準(zhǔn)，但在參考GB 電能質(zhì)量 供電電壓偏差和國家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 風(fēng)電場接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定后，并結(jié)合客戶的需求，通過對GJB181系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，同樣能夠該測試需求。
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