一种对飞机地面电源监控的方法设计与实现.pdfVIP

摘要：

飞机地面电源是对飞机进行通电检查及日常维护的重要设备，保证其供电品

质就是保证飞机的飞行安全。鉴于此，提出一种对飞机地面电源的监控方法，用

于对地面电源进行实时监测，将电压、频率、相序都符合飞机要求的地面电源接

入机上电网，当地面电源故障时进行等延时/反延时保护，将供电品质不满足要

求的地面电源切除，以确保飞机供电系统及用电设备的安全。

关键词：

地面电源；监控；供电系统；等延时；反延时

0引言

航空地面电源是飞机地面保障的主要设备之一，是航空保障设备使用过程中

的关注重点，飞机地面维护检测、发动机启动、科研试验等均离不开地面电源提

供的动力。地面电源一旦出现故障，轻则延误保障工作，延长飞机出动准备时间，

重则可能造成飞机及人员的损伤。通常对飞机地面电源的监控都是通过一些仪器

仪表对电源进行检查，不能及时发现地面电源中出现的问题，效率较低；同时，

仪器仪表本身的误差及操作人员或多或少会产生的一些误差，容易导致对地面电

源的判断出现较大的偏差。因此，本文提出一种数字化的地面电源监控方法，该

方法实时性强、准确性高，可有效缩短地面电源的检测时间，提高维护人员的工

作效率，提升飞机的可维护性及安全性。

1地面电源监控概述

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当地面电源向飞机供电时，周期性采集地面电源的电压、频率、相序（正

常范围：电压105～121V、频率375～425Hz、相序ABC或BCA或CAB），将符

合飞机要求的地面电源接入机上电网，让地面电源为机上负载供电；若地面电源

发生故障，在地面电源故障期间进行等延时或反延时保护。若地面电源在等延时

或反延时保护期间恢复正常，则继续由地面电源供电；否则在等延时或反延时保

护后切断地面电源，并通过总线向其上位机报告地面电源故障原因。

2地面电源监控的硬件实现

2.1电压监控

2.1.1电路原理

目前，对交流电源的采集主要有峰值采样和有效值采样两种方式，此处采用

峰值采样（也叫峰值检测）对交流模拟量的电压进行采集。峰值采样就是在指定

时间内检测出信号的最大值。

峰值采样电路主要由降压电路、精密半波整流电路、峰值保持电路、峰值泄

放电路、多路选择电路、跟随器、AD转换电路等组成，其实现原理框图如图1

所示。

2.1.2电路设计如图2所示，峰值采样电路一般由一个运放构成的电压跟

随器、二极管、电阻、电容组成。被测交流电源信号经电阻分压后，再经过由运

放、二极管构成的精密半波整流电路进行整流。这里是将二极管的单向导电特性

和放大器的优良放大性能相结合，对输入交变信号进行精密整流。

当输入信号为正半周时二极管导通对电容充电，一直充电到峰值即最大值，

当输入电压为负半周时二极管截止，电容不放电，保持电压峰值。应使用介电吸

收尽量小的电容，不得使用电解电容。电容的正端电压在动态响应中渐趋稳定，

形成直流信号，该直流信号的电压即为被测交流电源信号的峰值。峰值保持时间

由RC时间常数确定，一旦电容充电到峰值，则保持该峰值，为避免负载电容上

由于积累电荷，从而影响下一相的峰值采样结果，需要设置峰值泄放电路。峰值

泄放电路如图3所示。

峰值泄放电路用于将保持电容上积累的电荷泄放掉。为了能将保持电容上积

累的电荷泄放干净，在泄放时，应使保持电容正端的电压小于0V。通过软件和

可编程逻辑对峰值泄放回路进行控制。信号VLOST为可编程逻辑器件输出的TTL

电平，V为稳压管。当VLOST为高电平时，运放输出+15V，三极管导通，三极

管的集电极端输出为负值，峰值泄放功能被启用，将输入被测信号的峰值电压泄

放掉，以保证下次峰值实时采样的正常进行；当VLOST为低电平时，运放输出-15

V，三极管截止，三极管的集电极端输出空开，通过电阻上拉至+15V，峰值泄放

功能被禁止。

进行BIT时，先读取当前采集结果，再在采集电路的MBIT处对地接入一个

电阻（图2），这样相当于给正常采集时对地的分压电阻并联了一个电阻，即分

压电阻的阻值发生了改变，从而使峰值采样电路采集的结果按照一定系数发生改

变。在软件中可通过判断这两次采集到的电压的比值是否在门限范围内来判断

BIT结果是否正常。

2.2频率监控

2.2.1电路原理

交流信号经分压后，进入比较器，将交流输入信号转换为与之频率一致的方

波信号，输入到