全数字发电机控制器通用开发平台的硬件设计与实现

论文摘要

发电机控制器是飞机电源系统的重要组成部分，它负责调整发电机的励磁电流，使发电机系统输出符合标准要求的电能；在系统发生故障时自动切除故障单元，防止故障扩大和传播，并实现故障隔离和定位，同时引入冗余供电设备以保证重要机载设备的用电需求；将电源系统的工作状态信息和故障信息实时传送给非航空电子监控处理机，以便飞行员了解飞机实时状态并作出正确的判断，确保飞行安全。 本文在详细分析恒速恒频交流电源系统和窄变频交流电源系统发电机控制器的功能、工作原理和结构的基础上，以×/×KVA喷油冷却窄变频交流电源系统全数字发电机控制器的研制为背景，研究并设计了具有双通道转换功能的航空交流电源全数字发电机控制器的通用开发平台的方案。该平台以数字信号处理芯片TMS320F2812为微处理器核心，采用双CPU结构，实现了以往模拟或半数字发电机控制器的全部功能——调压、控制、保护、自检测和通讯等功能，并对这些功能加以改进和完善；并在此基础上增加了与PC机的通讯功能。论文详细介绍了全数字发电机控制器各个模块的硬件设计与实现，在具体设计实现过程中，设计了多种实现方式，对各种方式进行了详细的分析与论证，并从工程化的角度考虑，对实现方式加以优选。除了实现控制器应有的功能之外，还从软硬件两个方面着手，对系统的可靠性、电磁兼容性进行了设计。 本文所设计的全数字控制器的硬件开发平台功能完善，性能好，通用性强，可以用于飞机电源系统以及电力系统的发电机控制器的研制和开发。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 发电机控制器的发展现状及趋势
• 1.3 本文研究目的及意义
• 1.4 本文主要工作及内容安排
• 1.5 本章小结
• 第二章 发电机控制器系统概述
• 2.1 交流电源系统概述
• 2.2 发电机控制器功能
• 2 2.1 电压调节功能
• 2.2.2 控制功能
• 2.2.3 保护功能
• 2.2.4 自检测与故障隔离功能
• 2.2.5 通讯功能
• 2.3 系统主要技术指标
• 2.3.1 调压功能技术指标
• 2.3.2 保护功能技术指标
• 2.3.3 控制功能技术指标
• 2.3.4 其他技术指标
• 2.4 系统输入/输出信号
• 2.5 本章小结
• 第三章 全数字控制器结构和方案设计
• 3.1 发电机控制器分析
• 3.2 全数字控制器系统结构设计
• 3.2.1 全数字控制器的设计目标
• 3.2.2 全数字控制器的设计原则
• 3.2.3 全数字控制器的结构
• 3.3 全数控制器方案详细设计
• 3.3.1 微处理器模块设计
• 3.3.2 数字调压模块设计
• 3.3.3 输入接口模块设计
• 3.3.4 输出接口模块设计
• 3.3.5 通讯接口模块设计
• 3.3.6 内部电源模块设计
• 3.3.7 BIT自检测模块设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 全数字控制器硬件设计与实现
• 4.1 微处理器模块设计
• 4.2 数字调压模块设计
• 4.3 输入接口模块设计
• 4.3.1 模拟量输入电路
• 4.3.2 频率/转速信号采集
• 4.3.3 数字量输入信号采集
• 4.4 输出接口模块设计
• 4.5 通讯模块设计
• 4.5.1 与非航空电子监理机通讯
• 4.5.2 与 PC机通讯
• 4.6 内部电源模块设计
• 4.7 BIT自检测模块设计
• 4.8 硬件可靠性设计
• 4.8.1 电磁兼容性分析与设计
• 4.8.2 硬件抗干扰设计
• 4.9 本章小结
• 第五章 全数字发电机控制器系统软件设计
• 5.1 软件总体结构设计
• 5.2 参数检测与处理算法设计
• 5.2.1 模拟量参数检测
• 5.2.2 数字量参数检测
• 5.2.3 频率/转速信号采集
• 5.3 数字调压算法
• 5.3.1 数字调压方法介绍
• 5.3.2 数字调压软件实现
• 5.4 故障检测与隔离
• 5.4.1 故障分类
• 5.4.2 故障检测分析
• 5.5 串行通讯设计
• 5.5.1 与NAMP通讯
• 5.5.2 与 PC机通讯
• 5.6 自检测软件设计
• 5.7 软件抗干扰设计
• 5.8 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 发表论文与科研项目
• 致谢