航空电源测试系统

设备参照依据标准：

                   GJB181B-2012飞机供电特性、

                   HB20326-2016 机载用电设备的供电适应性试验方法

 

 

测试内容包括电压畸变、电压瞬变、尖峰电压、纹波电压、 电压调制、浪涌电流、频率畸变、电压扰动等等

应用于单相115V/400Hz、三相115V/400Hz、单相115V/360-800Hz、三相115V/360-800Hz、单相 220V/50Hz、直流270V、直流28V。

检测设备使用环境：

 使用温度：0℃～+40℃。

 存储温度：0℃～+50℃。

 相对湿度：小于90%。

 工作电源：电压 380V±15%三相或220V±15%单相，频率 50Hz±2%。

系统组成；

吊舱电源测试分析系统主要设备高压直流电源、低压直流电源、示波器、数据采集器、直流电子负载、高压差分探头、耐压测试分析仪、红外热成像仪等设备组成；

系统测试主要设备通过测试工控机整合连接为一体，通过测试工控机程序统一控制电源测试过程；能够测量输出电压波形、输出电流、输出电压纹波峰峰值、输出电压纹波有效值、输出电流纹波、被测电源效率、输出上升与下降波形、输出上升与下降时间、输出过冲电压；输出暂态反应时间/电压测量（被测电源供电情况由一种工况变化到另外一种时的变化时间）；能够控制电子负载自动变化其负载参数，用于模拟被测电源的负载变化过程实现，其中应包含高斜率的负载变化；能够测量电源输入电流有效值、输入峰值电流、输入功率、电流畸变系数、输入电压缓升/降测试、输入频率（交流）缓升/降测试、输出电压失真测试（电压谐波）、电压尖峰测试；能够测量被测电源开机时间（从供电开始到被测电源稳定输出之间的时间）；允许多个电子负载同时接入同一个被测电源，实现各输出端口间关联测试；应能进行负载电流稳定度（恒流电源）、负载电压稳定度测量、输入电压稳定度（输入电压变化引起的输出电压变化）；系统具备CAN总线、GPIB读写、RS232、RS422读写、TTL信号输入输出、条形码扫描能力。

 

 

 

系统外观图（仅供参考）

 

系统组成配置如下：

序号	产品名称	规格	数量
1	高压直流电源	最大输出电压560Vdc、                  最大输出电流81A、                  最大输出功率15kw 直流输出电压摆率≥4V/us; 直流输出纹波：≤0.35Vrms; 交流输出相数:三相/单相/ 相间电压范围0V～400V， 最大输出功率21kVA 交流输出变频范围：15Hz～5000Hz	1
2	低压直流电源	最大输出电压：500V、      最大输出电流：200A    最大输出功率：24kW 输出电压摆率：500V/ms 输出纹波系数：300mVrms	1
3	直流电子负载一	最大负载电压：150V           最大负载电流：120 A 最大负载功率：900 W； 定电压模式分辨率：10mV； 定电流模式分辨率：10mA； 具备CC，CV，CR，CP，CV+CC，CV+CR，CR+CC，CP+CC与阻性负载模式。	6
4	直流电子负载二	最大负载电压：150V 最大负载电流≥400 A 最大负载功率≥4 kW； 定电压模式分辨率：10mV； 定电流模式分辨率：10mA； 具备CC，CV，CR，CP，CV+CC，CV+CR，CR+CC，CP+CC与阻性负载模式。	1
5	示波器	通道数：4个通道； 每台具备与高压差分探头适配功能； 每台带宽：1GHz；	2
6	数据采集仪	电压采集：20个电压采集点，并配套传感器，同步采集频率200KHz，范围包含0~800V； 温度采集：20个温度采集点，并配套传感器，采集频率10Hz，范围包含-55℃~120℃，精度≤±1.5℃； 可脱离PC独立运行； 测量交流电压频率等	1
7	高压差分探头	带宽100MHz 最大差分测量电压1500V共模耐压：600V； 可以与示波器配套； 精度：±1%； 上升时间：≤7ns； 量程选择（衰减比）：具有两档并与示波器适配	8
8	耐压测试分析仪	耐电压：≥5000V（DC）； 耐电压：≥4000V（AC）； 可实现绝缘电阻测试	1
9	红外热成像仪	温度范围：-25 ℃~＋250 ℃； 图像分辨率：640×480； 形式：手持式	1
10	测试夹具	接口要求：采用航插形式； 整合电源测试系统的输入和输出	1
11	工业电脑IPC	CPU配置：AMD R5 7代 内存配置不低于：32GB； 硬盘配置不低于：1TB SSD +2TB硬盘； 配备：USB有线键盘 /USB有线鼠标； 操作系统： Win7及以上；	1
12	数字万用表	高精度数字万用表 万能表多功能电工专用	1
13	机柜	19英寸41U	1
14	系统整合及测试软件		1

 

系统描述：

测试内容包括：输入输出特性、时序／瞬态测试、保护特性测试、特殊测试、稳定度测试等。电源测试分析系统由可编程直流电源对被测电源（EUT）供电，被测电源（EUT）连接直流电子负载模拟被测电源工作负荷，其中在被测电源（EUT）的供电端口以及输出端口根据不同的测试项，接入不同的测试仪器进行测量以及数据采集等工作。

3.1 机载交流电源应用测试系统连接图：

3.2 机载直流电源应用测试系统连接图：

3.3测试系统拓扑原理图

 

 

 

3.4系统主要测试功能：

3.4.1在正常工作状态下，航空电源产品测试系统会测试以下内容：

标准状态负载测量：测试飞机在标准状态下的负载能力。

正常范围稳态上下限：检查飞机供电系统的稳态性能，包括电压和频率的上下限。

相位差：测量供电系统中电压和电流之间的相位差。

电压调制：测试供电系统中的电压调制特性。

频率调制：测试供电系统中的频率调制特性。

电压畸变频谱：测量供电系统中的电压畸变频谱。

电压畸变系数：计算供电系统中的电压畸变系数。

正常电压瞬变：测试供电系统在正常工作状态下电压的瞬变特性。

正常频率瞬变：测试供电系统在正常工作状态下频率的瞬变特性。

这些测试内容旨在确保航空电源产品在正常工作状态下的性能和稳定性。

3.4.2在非正常工作状态下，航空电源产品测试系统会测试以下内容：

非正常稳态上下限：测试电源在非正常工作状态下的稳态电压和电流的上下限。

非正常电压瞬变：测试电源在非正常工作状态下电压的瞬时变化，包括电压的突升和突降。

非正常频率瞬变：测试电源在非正常工作状态下频率的瞬时变化，包括频率的突升和突降。

这些测试内容的目的是评估航空电源产品在非正常工作条件下的性能和稳定性，以确保其能在各种异常情况下正常工作。

3.4.3在应急工作状态下，航空电源产品测试系统会测试以下内容：

稳态上下限：测试电源在应急工作状态下的稳定性能，包括电压和电流的上下限。

供电中断：测试在应急工作状态下，电源中断的时间最长可达7秒。

单相、双相供电中断：测试在应急工作状态下，单相或双相供电是否会出现中断。

极性反接：测试在应急工作状态下，电源极性是否会发生反接。

这些测试内容旨在确保飞机在应急工作状态下，供电系统仍能保持稳定和安全运行。

这些测试的目的是为了确保飞机电源系统在各种异常情况下仍能正常工作，从而保障飞机系统的稳定性和安全性。通过这些测试，可以评估电源系统的性能，找出潜在的问题，并采取相应的措施进行改进。

 

 

 

 

 

3.5系统主要测试方法：

3.5.1在正常工作状态下，航空电源产品测试系统会按照以下方式测试：

1. 标准状态负载测量：测试系统会模拟飞机在标准状态下的各种负载情况，测量供电系统在不同负载下的性能表现，以确保其能够满足飞机正常运行的需求。

2. 正常范围稳态上下限：测试系统会施加不同的电压和频率，检查飞机供电系统的稳态性能，确保其在规定的电压和频率范围内能够稳定工作。

3. 相位差：测试系统会测量供电系统中电压和电流之间的相位差，以评估供电系统的功率因数和效率。

4. 电压调制：测试系统会评估供电系统中的电压调制特性，包括调制深度、调制频率等参数，以确保电压调制不会对飞机设备产生不良影响。

5. 频率调制：测试系统会评估供电系统中的频率调制特性，包括调制深度、调制频率等参数，以确保频率调制不会对飞机设备产生不良影响。

6. 电压畸变频谱：测试系统会测量供电系统中的电压畸变频谱，评估电压波形的失真程度，以确保电压畸变在允许范围内。

7.  电压畸变系数：测试系统会计算供电系统中的电压畸变系数，评估电压波形的失真程度，以确保电压畸变在允许范围内。

8. 正常电压瞬变：测试系统会模拟供电系统在正常工作状态下可能出现的电压瞬变情况，测试其对飞机设备的影响，以确保飞机设备能够承受这些瞬变。

9. 正常频率瞬变：测试系统会模拟供电系统在正常工作状态下可能出现的频率瞬变情况，测试其对飞机设备的影响，以确保飞机设备能够承受这些瞬变。

通过这些测试，飞机供电特性测试系统可以确保飞机供电系统在正常工作状态下的性能和稳定性，为飞机的安全运行提供保障。

3.5.2在非正常工作状态下，航空电源产品测试系统通过以下方法测试：

1. 非正常稳态上下限：测试系统模拟飞机电源系统在非正常工作条件下的电压和电流变化，测量其稳态电压和电流的上下限。这可以通过向电源系统施加不同的负载和测量其电压、电流响应来实现。测试系统会模拟非正常工作条件，例如过载、短路等，然后测量电源在这些条件下的稳态电压和电流的上下限。这有助于评估电源系统在异常条件下的稳定性和承受能力。非正常电压瞬变：测试系统会通过注入特定的信号，模拟电源在非正常工作状态下电压的瞬时变化，包括电压的突升和突降。然后，测试系统会记录电源的响应，以评估其在异常电压条件下的性能和稳定性。

2. 非正常电压瞬变：测试系统模拟电源在非正常工作状态下电压的瞬时变化，包括电压的突升和突降。这可以通过在电源系统上施加不同的电压瞬变信号并测量其响应来实现。测试系统可以使用示波器或其他测量设备来捕捉和分析电压瞬变。

3. 非正常频率瞬变：测试系统模拟电源在非正常工作状态下频率的瞬时变化，包括频率的突升和突降。这可以通过在电源系统上施加不同的频率瞬变信号并测量其响应来实现。测试系统可以使用频谱分析仪或其他测量设备来捕捉和分析频率瞬变。类似地，测试系统会模拟非正常工作条件下的频率变化，包括频率的突升和突降。然后，测试系统会记录电源的响应，以评估其在异常频率条件下的性能和稳定性。

这些测试的目的是评估飞机电源系统在非正常工作条件下的性能和稳定性，以确保其能在各种异常情况下正常工作。通过这些测试，可以发现电源系统的潜在问题并采取相应的措施进行改进，从而提高飞机的安全性和可靠性。

3.5测试项目

系统测试项目包括，模拟机上负载和供电环境，用于检验机载电源模块在正常和严苛极限工作条件下的工作稳定性；被测电源（EUT）供电、被测电源（EUT）连接直流电子负载模拟被测电源工作负荷；本系统的测试项目是以HB20326-2016测试标准作为技术支持的，具备与系统硬件配置相应的供电兼容性测试能力，可以开展相关的标准试验项目测试。

a) 28V 直流用电设备供电兼容性试验项目

 

 

 

b) 270V 直流用电设备供电兼容性试验项目

 

c) 单相 115V/400Hz 交流用电设备供电兼容性试验项目

 

d) 三相 115V/200V 400Hz 交流用电设备供电兼容性试验项目

供电系统状态	试验项目	名称
正常工作	TAC101	负载特性
	TAC102	正常稳态电压和频率极限
	TAC103	电压相位差
	TAC104	电压调制
	TAC105	频率调制
	TAC106	电压畸变频谱
	TAC107	电压总畸变
	TAC108	直流分量
	TAC109	正常电压瞬变
	TAC110	正常频率瞬变
	TAC111	电压尖峰
转换工作	TAC201	供电转换中断
非正常工作	TAC301	非正常稳态电压和频率极限
	TAC302	非正常电压瞬变
	TAC303	非正常频率瞬变
应急工作	TAC401	应急稳态电压和频率极限
供电故障	TAC601	三相断电
	TAC602	相和两相断电
	TAC603	反相序

e) 单相 115V 变频交流用电设备供电兼容性试验项目

供电系统状态	试验项目	名称
正常工作	SVF101	负载特性
	SVF102	正常稳态电压和频率极限
	SVF104	电压调制
	SVF106	电压畸变频谱
	SVF107	电压总畸变
	SVF108	直流分量
	SVF109	正常电压瞬变
	SVF110	正常频率瞬变
	SVF111	电压尖峰
转换工作	SVF201	供电转换中断
非正常工作	SVF301	非正常稳态电压和频率极限
	SVF302	非正常电压瞬变
	SVF303	非正常频率瞬变
供电故障	SVF601	故障断电
	SVF603	反相

 

f) 三相 115V/200V 变频交流用电设备供电兼容性试验项目

供电系统状态	试验项目	名称
正常工作	TVF101	负载特性
	TVF102	正常稳态电压和频率极限
	TVF103	电压相位差
	TVF104	电压调制
	TVF106	电压畸变频谱
	TVF107	电压总畸变
	TVF108	直流分量
	TVF109	正常电压瞬变
	TVF110	正常频率瞬变
	TVF111	电压尖峰
转换工作	TVF201	供电转换中断
非正常工作	TVF301	非正常稳态电压和频率极限
	TVF302	非正常电压瞬变
	TVF303	非正常频率瞬变
供电故障	TVF601	三相断电
	TVF602	一相和两相断电
	TVF603	反相序

 

 

软件

 4.1介绍

系统软件为用户提供友好开放的测试环境，提供多样变化可选硬件，如可编程交/直流电源，可编程交/直流电子负载，功率分析仪，数据采集单元，示波器，信号发生器，数字万用表，CAN卡/可编程电阻卡和I/O卡等，透过GPIB/RS232/CAN/USB/以太网等不同接口通讯界面与电脑主机连接，透过软件平台对各硬件下发操作指令，使其按照预定功能工作，对待测产品进行各种工作条件的模拟以及保护测试，并将测试得到的数据回传主机处理。用于测试系统的硬件配置，测试测量，数据采集和程序管理等。良好的灵活性和强大的数据管理功能使用户测试保持最佳效率。

可根据用户需用扩展增加可编程设备，满足特殊需求或硬件代换。用户依据自身产品特性和测试要求将测试项目（Item）优化组合成集合，修改编辑各个测试项目的条件参数即成为一个测试程序（Program）,再依序执行即对产品进行判断Pass/Fail，非常便于客户自由使用。测试完成后将测试数据完整记录，数据自动存储，可以定制报告格式生成测试结果，保证数据的可追溯性。

软件系统可安装在Windows 7、10(x86/x64)的作业环境，方便应用Windows资源。

测试程序按照HB20326-2016标准的测试程序流程进行测试；

测试输入条件支持用户自定义，支持调用功能；

能记录测试过程中波形，每一步骤波形自动对立存储为JPG、bmp、PNG等图片格式或自动将每一步骤波形存在word文档中；

软件具备自动指标记录功能，能自动生成图文报告；

软件具备仪器配置、测试参数配置、自动测试功能。

根据使用需求可扩展增加硬件仪器

支持含有GPIB/RS232/RS485/CAN/USB/LAN等接口的仪器

用户可自定义编写测试项目（二次开发）

用户自行编辑测试程序

用户可自定义编辑的报告格式模板，自动产生测试报告

用户权限账号管理和程序项目发行控制

操作员登录管理可追溯

一键测试，操作简单，支持单项循环测试和跳转

可显示测试步骤以及测试详细参数

内建标准测试项目提升测试效率

支持条码枪读取信息

 

4.2 系统软件运行环境

操作系统版本：XP、Windows 7 SP1或以上

VISA版本：NI488.2 17.6或以上

.Net Framework版本：4.6.2或以上

 

4.3软件平台架构：

标准三层数据库架构，多数据库支持。使得平台软件项目管理更规范，升级迭代更灵活。

 

4.3.1 数据库处理架构 

 

 

 

 

 

 

 

4.3.2仪器控件架构：

4.3.3测试执行模块：

4.3.4测试程序编辑流程

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.4软件界面

4.4.1登录界面

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.4.2程序编辑界面

 

 

程序编辑就像填表，只需要选取相应的测试模块（TR），填入相应的参数（输入 电压，输出电流，检测参数等等），按照一定的顺序排列。很容易上手。

4.4.3测试模块（TR）库

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

测试模块（TR）库里面建立了电源产品常见测试项目的模型，定义好了测试方法 和参数流程，只需要选择相应的模块，填好参数表就可以了。

 

4.4.4.多功能测试模块参数界面

 

 

多功能测试模块：可以测试所有的静态参数，输入电流，输出电压，输出电流，功 率等等。测试参数可以按需增减，自由组合。

 

4.4.5效率测试模块参数界面

 

 

测量输入输出的功率，计算出效率。需要的话可以同时检测输入输出功率是否合格，交流输入的还可以检测功率因数。

4.4.6电压调整模块参数界面

针对输出电压可以调整的产品，可以调试调整多路输出电压。

4.4.7 OCP测试模块参数界面

 

 

过流保护测试：设置起始电流和终止电流，爬升步数。电流每爬升一步，就检测 一次，如果检测结果满足判定条件就停止，记录此时电流值作为OCP结果。

 

4.4.8人机交互模块参数界面

 

 

程序暂停，弹出提示框，可以指导操作员做一些手动检查或者测量（可以输入测 量结果，记录在测试报告里面），用户响应后继续运行程序。

 

4.4.9开关机点测试模块参数界面

 

调节输入电压，检测产品开关机的输入电压点，还可以计算回差值。

4.4.10示波器测试模块参数界面

 

 

 

 

 

利用示波器捕捉波形，如何对波形进行分析计算。可以出来常见的最大最小值， 有效值，频率，周期等等参数，还可以测量通道之间的时间差（比如启动延时， 关机维持时间等等）。还可以保存波形。