一种小型涡喷发动机的发电控制器及其测试方法与流程

本发明涉及航空发动机领域，具体涉及一种小型涡喷发动机的发电控制器及其测试方法。

背景技术：

1、随着我国航空航天事业的飞速发展，对小型航空涡喷发动机的需求量在不断增长。实际上，飞行器在进行高空运行的过程中，整个小型航空涡喷发动机电控系统的供电来源是发电控制器，可见，发电控制器的性能好坏直接关乎着飞行器是否安全、稳定运行。小型航空涡喷发动机电控系统的供电原理为：通过燃烧室燃烧产生高温高压气体做功，带动发电电机转动产生交流电，然后再将交流电转化为直流电输出，为飞行器提供电力支持。

2、目前，常规的发电控制器通常采用二极管作为整流器件，电流每经过一个整流二极管都会产生0.7v左右的压降，而小型航空涡喷发动机的负载功率一般都比较大，难免会在整流电路处产生大量的功率损耗，导致发电控制器的发热量增加，不仅会使得发电控制器因为散热需要而增大外观尺寸，还会缩短发电控制器的使用寿命。此外，在对发电控制器性能进行测试时，通常需要同步启动涡喷发动机，使整个发动机电控系统正常运行来测试发电控制器的性能，既对测试环境要求较高，测试过程也极为复杂。

3、因此，如何提供一种功率损耗低、结构尺寸小且性能测试简便的小型涡喷发动机的发电控制器及其测试方法，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种小型涡喷发动机的发电控制器及其测试方法，解决了现有技术中小型航空涡喷发动机发电控制器功率损耗高、结构尺寸大且性能测试过程复杂的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、方案一：一种小型涡喷发动机的发电控制器，包括依次连接的三相同步整流电路、滤波电路和稳压电路；

4、所述三相同步整流电路，用于将三相发电电机输出的三相交流电信号转换为直流电信号；

5、所述滤波电路，用于对所述直流电信号进行平滑处理，去除其中的脉动成分，输出更加稳定的电压信号；

6、所述稳压电路，用于对所述滤波电路输出的电压信号进行调节，使输出电压信号始终保持稳定；

7、其中，所述三相同步整流电路是以碳化硅mosfet器件为核心设计而成。

8、本方案采用三相同步整流电路对三相发电电机输出的交流电信号进行整流处理，输出相应的直流电信号，三相同步整流电路是以碳化硅mosfet器件为核心设计而成的，由于碳化硅mosfet器件本身具有高温工作能力、低导通电阻、高开关速度和低开关损耗等优势，能够适用于更高的工作频率。因此，在相同的功率等级下，本方案硬件结构中需要的功率器件数量减少，造成的功率损耗和发热量降低，所以散热器和滤波元件的体积也会随之缩小，同时还会在一定程度上有效提高发电控制器的电信号转化效率。

9、进一步的，所述三相同步整流电路包括整流单元、相电压阈值检测单元、滤波单元、ad转换单元、微控制器单元和驱动控制单元；

10、所述整流单元，用于对所述三相发电电机输出的三相交流电信号进行整流，输出直流电信号；

11、所述相电压阈值检测单元，用于监测所述三相交流电信号的相电压，并根据预设阈值判断所述相电压的有效状态；

12、所述滤波单元，用于对监测到的有效相电压进行滤波处理；

13、所述ad转换单元，用于对滤波处理后的有效相电压进行ad转换；

14、所述微控制器单元，用于对ad转换后的有效相电压进行分析处理，得到相应的处理结果；

15、所述驱动控制单元，用于根据所述处理结果控制所述整流单元的开闭。

16、进一步的，所述整流单元包括第一组合开关、第二组合开关、第三组合开关、第四组合开关、第五组合开关、第六组合开关和电容元件；

17、所述电容元件的一端分别与所述第四组合开关的输入端、所述第五组合开关的输入端以及所述第六组合开关的输入端连接；

18、所述第四组合开关的输出端分别与所述第一组合开关的输入端、所述三相发电电机连接；

19、所述第五组合开关的输出端分别与所述第二组合开关的输入端、所述三相发电电机连接；

20、所述第六组合开关的输出端分别与所述第三组合开关的输入端、所述三相发电电机连接；

21、所述第一组合开关的输出端、所述第二组合开关的输出端、所述第三组合开关的输出端均与所述电容元件的另一端连接；

22、所述第一至第六组合开关的控制端均与所述滤波电路以及所述驱动控制单元连接；

23、其中，所述相电压阈值检测单元，用于监测所述电容元件两端的相电压。

24、进一步的，所述第一至第六组合开关的结构组成相同，均包括一个mos管和一个二极管；

25、所述mos管的输入端与所述二极管的正极连接；

26、所述mos管的输出端与所述二极管的负极连接；

27、所述mos管的控制端分别与所述滤波电路以及所述驱动控制单元连接。

28、进一步的，所述三相发电电机包括u相输出端、v相输出端和w相输出端；

29、所述u相输出端分别与所述第三组合开关的输入端、所述第六组合开关的输出端连接；

30、所述v相输出端分别与所述第二组合开关的输入端、所述第五组合开关的输出端连接；

31、所述w相输出端分别与所述第一组合开关的输入端、所述第四组合开关的输出端连接。

32、进一步的，所述滤波电路为电容滤波电路。

33、进一步的，所述稳压电路为dc-dc稳压电路。

34、方案二：基于如前述的一种小型涡喷发动机的发电控制器的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

35、构建模拟测试系统；

36、获取小型涡喷发动机发电电机运转时的电气参数指标；

37、根据所述电气参数指标对所述模拟测试系统进行配置；

38、启动配置好的模拟测试系统，对发电控制器进行模拟测试，并根据测试结果评估所述发电控制器的性能，得到最终的性能评估结果。

39、进一步的，构建的模拟测试系统包括：依次连接的三相工业变频器、发电控制器和可调电子负载；

40、所述三相工业变频器，用于模拟三相发电电机运行，输出模拟三相交流电信号；

41、所述发电控制器，用于将所述模拟三相交流电信号转化为直流电信号；

42、可调电子负载，用于改变电子负载的数值，以创造不同的测试条件。

43、进一步的，启动配置好的模拟测试系统，对发电控制器进行模拟测试，并根据测试结果评估所述发电控制器的性能，得到最终的性能评估结果，具体过程为：

44、利用所述三相工业变频器输出模拟三相交流电信号；

45、所述发电控制器将所述模拟三相交流电信号转化为直流电信号；

46、对所述直流电信号进行分析，得到相应的测试结果，并根据所述测试结果评估所述发电控制器的性能；

47、调节所述可调电子负载的数值，创造不同的测试条件，在不同的测试条件下重复模拟测试和性能评估的过程，得到最终的性能评估结果。

48、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下优势：

49、(1)使用基于碳化硅mosfet的同步整流方式比传统三相整流电路功耗降低了数倍，大大减小了控制器的发热量，提高了控制器的稳定性与可靠性，也使控制器设计结构尺寸得到大幅缩小。

50、(2)本方案采用工业变频器模拟发电电机工作过程产生模拟三相交流电信号，接上发电控制器和可调电子负载即可直接对发电控制器的性能进行测试，这不仅简化了测试流程，节省了测试成本，还有效提高了产品的测试效率。