[發明專利]一種基于ZYNQ的飛機交流遠程配電單元及配電控制方法

有效

• 申請號: 202211258339.2
• 申請日: 2022-10-14
• 公開（公告）號: CN115580016B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 魏德寶;劉旺;馬勃;張京超;喬立巖;彭喜元
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02J13/00
• 分類號: H02J13/00;H02J3/00;H02H3/093;B64D27/24
• 代理公司: 哈爾濱奧博專利代理事務所(普通合伙) 23220
• 代理人: 葉以方

本發明提供了一種基于ZYNQ的飛機交流遠程配電單元及配電控制方法，通過配電處理器控制固態功率控制器實現機載交流設備配電功能。交流遠程配電單元配電處理器基于ZYNQ平臺，PS和PL分別完成不同功能，PL通過數據采集模塊得到配電通道電壓、電流、溫度數據以及實現開關控制功能。PS端完成數據處理、本地存儲、總線通信功能。PS與PL通過AXI總線進行數據通信，保證了數據獲取與計算數據的實時性。同時，交流遠程配電單元預留了網口，具備通過網絡進行系統軟件升級功能。

技術領域

本發明涉及飛機配電系統控制技術領域，特別是涉及一種基于ZYNQ的飛機交流遠程配電單元及配電控制方法。

背景技術

交流遠程配電電源以飛機三相交流電作為電源輸入，通過交流固態功率控制器控制配電輸出。交流遠程配電單元作為配電系統中最后一環，直接與交流設備連接，一旦出現故障，后果不堪設想。為了保障機載交流設備配電安全，交流遠程配電單元是一個待研究的熱點。

傳統交流遠程配電單元，以斷路器、接觸器等為主要開關，通過遙控信號操縱接觸器、繼電器為機上交流設備供電。其原理比較簡單，但其缺點是控制線路多，操作復雜。并且斷路器跳閘保護后，系統不能自動復位，必須人工復位。為此本發明提出了一種基于ZYNQ的飛機交流遠程配電單元，以ZYNQ為主控控制固態功率控制器，從而為交流設備供電。交流固態功率控制器內部以兩個反向串聯MOS管作為功率開關。由于MOS管具有無觸點、無電弧、響應快的特點，因此固態功率控制器特別適用于航空應用。

發明內容

本發明采用基于ZYNQ的自研板卡，旨在研制一個交流遠程配電單元，實現對機載交流設備配電功能。本發明交流遠程配電單元以機上三相交流電作為電源輸入，通過固態功率控制器完成機上交流負載的配電。同時采集輸入輸出通道電壓、電流、溫度數據，并將采集得到的電壓、電流數據按照ISO-12384標準得到有效值。得到的電壓、電流有效值和溫度數據一方面存儲在SD卡中，一方面通過總線送至飛機配電控制中心。本發明采用固態功率控制器作為交流配電開關，具備跳閘保護后自動復位功能。除此之外，本單元預留網口模塊，便于后續軟件升級，具有很到的普適性。

本發明提供一種基于ZYNQ的飛機交流遠程配電單元及配電控制方法，具體方案如下：

一種基于ZYNQ的飛機交流遠程配電單元，包括：遠程配電處理器、固態功率控制器、數據采集模塊、遠程控制接口、小功率負載接口、電源模塊、主電源接口和AC匯流條；

所述遠程配電處理器以ZYNQ為主控處理器，所述ZYNQ包括PL和PS兩部分，PL指的是可編程邏輯陣列，PS指的是ARM處理器，所述遠程配電處理器通過遠程控制接口接收配電控制中心命令，機上交流電源通過主電源接口為電源模塊和AC匯流條傳輸電能，所述電源模塊為遠程配電處理器供電，所述固態功率控制器接收AC匯流條傳輸的電能，所述固態功率控制器為小功率負載接口輸出電能，小功率負載接口分出多個配電通道進行配電；

所述數據采集模塊連接固態功率控制器采集各配電通道的電壓、電流和溫度數據，并將采集到的數據傳輸至遠程配電處理器，遠程配電處理器根據采集到的數據對配電進行遠程控制。

優選地，PL和PS通過AXI總線進行數據交互，當PL接收到數據采集模塊發來的電壓、電流、溫度數據時，通過AXI-DMA將數據發送至PS的DDR內存中；

PS取出DDR內存中的電壓、電流數據計算電壓電流有效值，PS將電壓電流有效值和溫度數據保存在本地存儲模塊中留做備份，并通過總線將數據發送至配電控制中心；ZYNQ內部具有看門狗定時器用來防止程序崩潰，當配電控制中心通過總線發送固態功率控制器導通命令時，PL采集電壓電流過零信號從而實現MOS管的零電壓導通和零電流關斷，當固態功率控制器電流超過額定電流時，PS通過反時限曲線實現MOS管的過流保護。

優選地，遠程配電處理器采用CAN總線通信接收配電控制中心命令，CAN通信通過兩根線CAN_H和CAN_L實現信號的串行差分傳輸。