具有电弧检测功能的直流固态功率控制器的研究

摘要

固态功率控制器作为先进飞机配电系统中的重要配电电器，其兼有开关和保护的功能。但是，在实际运用中发现，除了过流、短路等故障会引起飞机配电系统的不安全，电弧也是造成飞机不安全的一个重要因素。因此，为了提高飞机的安全性，在固态功率控制器的基础上加入故障电弧检测是固态功率控制器的一个发展方向。 本文首先介绍了电弧的原理、特性及其模型的发展，并选择了Cassie模型做为故障电弧的仿真模型，得到了为实验做指导的波形。 其次，在实验室条件下做了串型电弧和并型电弧的实验，得到了两者故障发生时的电流波形和数据。然后，本文对实验数据进行了快速傅立叶分析和TCA分析，并将故障电弧和正常情况、其他故障情况的分析结果进行了比较，设计了一种故障电弧的检测算法，并利用实验数据对算法进行了初步验证。 再次，本文介绍了具有电弧检测功能的固态功率控制器的软硬件设计。在硬件部分，本文对数字部分和功率部分的设计进行了介绍；在软件部分，本文对主程序、数据处理、故障电弧检测算法以及通讯程序进行了阐述，其中，重点研究了故障电弧检测算法的软件实现。 最后，对具有电弧检测功能的直流固态功率控制器的原理样机进行了实验，实验结果验证了理论分析和软、硬件设计的正确性。