航空双余度高压直流发电系统BIT技术研究

【类型】学位论文

【作者】陈方圆 

【关键词】 双余度 故障诊断 机内测试 PWM整流器

【摘要】270V高压直流供电系统是航空电源发展的重要方向之一，多年来，经过国内外学者的不断研究与推动，目前已经走出实验室，开始在作战飞机上装备。BIT（机内测试）系统能够能够依据某种诊断算法或智能模型实时、动态地监控装备的健康状态，实现实时故障诊断、告警、自动隔离，并利用系统的冗余机制实现系统的动态重组，因此，采用BIT技术能最大程度的发挥高压直流供电系统的优势。论文从解决实际问题的角度出发，把双余度高压直流供电系统与BIT技术结合起来，提出一套故障诊断的具体方案，并通过实验验证了方案。论文首先介绍了“航空双余度永磁高压直流发电系统”的主电路拓扑、结构特点、控制方法及并联运行均流策略，从理论上构建了发电系统的轮廓。在此基础上，按照功能的差异，将整个系统划分为几个不同的功能模块，并详细介绍了其组成部分及可能发生的故障模式。结合系统的信息处理能力，划定了论文中讨论的故障检测的范围，并在此范围内，完成了对系统的故障模式响应度分析（FMEA）。其次，深入研究了一种基于加窗插值的快速傅里叶变换（FFT）谱分析算法。论文从数学角度入手，首先介绍了采样及加窗的原理，由此引出对窗函数频率特性的深入讨论，从中自然过度到插值算法的推导过程。为了在微控制器上实现计算过程复杂的插值公式，论文使用多项式拟合方法对得到的插值公式进行拟合，其结果仅包含乘法及加法，大大简化了插值算法的工程实现。在此基础上，论文分析了插值算法在不同条件下的精度，为实际应用中的参数选择提供参考。为了给BIT模块的设计提供理论参考，论文在MATLAB/SIMULINK中搭建了双余度永磁高压直流发电系统的模型，通过仿真的方式分析了主电路在正常及故障运行下的输入输出波形，分别提取了能表征其运行状态的频谱。基于仿真得到的结果，论文分别研究了传感器故障、发电机故障、功率器件故障及通信故障四类故障的检测方法，结合系统特点提出了启动与运行分开的故障诊断方式，并给出了具体的实现方案。最后，在基于TMS320F2812的实验平台上对诊断的核心算法进行了验证。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】北京航空航天大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】黄建

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