机载无线电通信系统故障树分析

机载无线电通信系统故障树分析（通用12篇）

机载无线电通信系统故障树分析 篇1

平台稳定系统故障树分析

针对平台稳定系统的.常见故障模式,介绍了故障树分析的具体方法,建立了故障树,并应用故障树分析方法进行定性和定量分析.

作 者：张斌 沈怀荣 ZHANG Bin SHEN Huai-rong 作者单位：张斌,ZHANG Bin(装备指挥技术学院,研究生管理大队,北京,101416)

沈怀荣,SHEN Huai-rong(装备指挥技术学院,航天装备系,北京,101416)

刊 名：飞机设计英文刊名：AIRCRAFT DESIGN年，卷(期)：200929(4)分类号：V240.2关键词：平台 稳定系统 故障树分析

机载无线电通信系统故障树分析 篇2

1 系统总体结构框架

电梯故障诊断专家系统采用两层集散式结构框架, 其总体结构如图1所示。现场采用自动测试设备对电梯的各项运行数据进行采集, 并通过A/D转换模块将模拟量信号转换为系统可以识别的数字量信号并传输至上位机, 上位机采用系统开发软件构建基于故障树分析的电梯故障诊断专家系统, 将采集到得数据与标量进行比较, 对异常运行的数据, 专家系统进行进一步的分析和处理, 给出相应的诊断结论和处理方案。

2 电梯系统故障树分析

电梯故障诊断专家系统采用故障树分析方法, 通过大量实际经验和事实分析, 将电梯系统故障分为四大模块即门系统、制动系统、安全回路和拖动系统[2], 其故障树二级节点结构图如图2所示。以电梯系统故障为作为整个故障树的顶事件, 将门系统故障、制动系统故障、安全回路故障和拖动系统故障作为故障树的二级节点, 并依此向下分解延伸, 构建电梯系统的故障树。

3 专家系统的构建与实例分析

3.1 电梯故障诊断专家系统的构建

电梯故障诊断专家系统整体结构如图3所示, 由知识库、数据库、人机接口、推理机、知识获取机制和解释机制六部分组成[3]。是一个集数据采集、信号分析、专家诊断、故障预测和定位多个子系统于一身的智能集成化系统.电梯故障诊断专家系统的其核心部分为知识库和推理机[4]。电梯的故障诊断是在电梯的状态监测与信号分析处理的基础上进行的, 通过故障诊断专家系统可实现对电梯故障的性质和程度、产生原因或发生部位进行诊断, 并对电梯的性能和故障发展趋势进行预测。

电梯故障诊断专家系统推理方法的选择采用正反向混合推理, 它弥补了正向推理和反向推理的不足之处, 将正向推理和反向推理的独立优势进行了有机结合, 推理思路更近似于人们日常决策的思维方式, 其推理流程图如图4所示。

3.2 电梯故障诊断实例分析

以电梯门系统故障为例, 当电梯出现反复开关门的故障时, 专家系统至门系统分支故障树的定事件向下正向推理, 第一级推理得出故障为轿门系故障 (该级节点含厅门系、轿门系和门锁继电器) , 继续向下推理依次得到故障为轿门系-运行异常-反复开关门, 最后又反复开关门得出电梯系统故障的底事件为门锁触点接触不良或关门受阻。如果此时用户对故障结论有所质疑还可以通过手动进行反向推理, 验证故障结论的准确性。

结束语

基于故障树分析的电梯故障诊断专家系统能够实现对电梯系统故障的精确定位, 并提供相应的维修方案和安全措施, 同时对危险故障进行预警, 提示用户进行及时处理, 保障了电梯系统的安全运行, 大大降低电梯安全事故, 对电梯的长期稳定运行和保障人的生命安全具有重大意。

参考文献

[1]史慧, 王伟, 高戈.智能故障诊断专家系统平台[J].计算机测量与控制, 2005, 13 (11) :1167-1169.

[2]陶鹏, 孙晓明, 张超.基于神经网络推理策略的电梯故障诊断法[J].武汉理工大学学报:信息与管理工程版, 2009, 31 (6) :950-953.

[3]陈志军, 闫学勤, 黄德启等.无机房电梯的智能故障诊断系统[J].自动化仪表, 2010, 8 (31) :70-73.

机载无线电通信系统故障树分析 篇3

关键词：故障树 分析法 船舶动力

中图分类号：TK43 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（a）-00-01

1 故障树分析法简介

从20世纪60年代以来，在一些复杂系统的故障分析中，形成和发展了一种新的故障树分析法。这是一种从系统到部件再到零件的下降形式分析方法。它是从系统开始，通过逻辑符号与具体单元、零部件相联系；与失效的的状态事件相联系；构成一幅树状分支图，称为故障树。故障树分析法首先将分析的系统故障事件作为第一阶（即第一行—顶事件），再将导致该事件发生的直接原因（包括硬件故障、环境因素、人为差错等）并列为第二阶段。用适当的事件符号表示，用逻辑门把他们与系统故障事件联结起来。其次将导致第二阶段延长事件发生的原因列出为第三阶段。两阶之间同样用事件符号和逻辑门联系。这样逐段展开，直到把最基本的原因都分析出来为止，这样的逻辑图便是故障树。利用故障树去分析系统发生故障的各种途径和可靠性特征量，这就是故障树分析法。

2 故障树分析法主要特点

（1）它是一种直观的图形演绎法。把系统的故障与引起故障的因素，用图形比较形象的表现出来。用它来分析系统失效事件发生的概率，也可用来分析零、部件或子系统的失效事件对系统失效的影响。从故障树图由上往下看可知：系统的故障与那些单元有关系？有怎样的关系？多大关系。从图由下往上看：知道单元故障对系统故障的影响，什么影响？影响途径怎样？程度有多大？（2）故障树分析可作定性分析还可作定量分析；不仅可分析单一机件引起系统失效的影响，而且可以分析多机件构成的子系统对系统影响；不仅可反映系统内部单元与系统故障的关系，也能反映系统外部因素（环境因素和人为因素）对系统的影响。（3）故障树分析不仅可用于指导设计，也可用于指导正确的维修管理。（4）故障树的建造工作量十分繁重和复杂，需要较高的技术。

3 故障树的组成

（1）顶事件的选取。它是系统分析的目标和对象，要选择一个具有明确意义，可用概率度量，能够向下分解，最后找出失效原因的故障事件。（2）故障树的建造。这是故障树分析中的关键一步。要由多方技术人员通力合作，经过细致的综合分析，找出系统失效事件的逻辑关系。首先分析事故链确定主流程，然后确定边界条件，给出故障树的范围，最后利用事件符号和逻辑符号画出故障树。（3）故障树的图形符号。有两种图形符号，即：逻辑符号和事件符号。他们都有各自的具体图形符号和意义。（4）故障树的基本结构。

4 故障树的建造

4.1 确定顶事件和边界条件

顶事件是针对所研究对象的系统故障事件。是在各种可能的系统故障中筛选出来的最危险的事件，对于复杂的系统，顶事件不是唯一的，分析的目标、任务不同，应选择不同的顶事件。在很多情况下，顶事件就选定故障模式和影响分析中识别出来的致命度高的事件。必要时还可把大型复杂系统分解为若干相关的子系统，以典型的中间事件当作若干子故障树的顶事件进行建树分析，最后再加以综合。这样可使任务简单化，并可同时组织多人分工合作参与建树工作。

根据选定的顶事件，合理地确定建树的边界条件，以确定故障树的建树范围，故障树的边界条件包括：（1）初始状态。当系统中的部件有数种工作状态时，应指明与顶事件发生有关的部件的工作状态。（2）不容许事件。指在建树的过程中认为不容许发生的事件。（3）必然事件。指系统工作时在一定条件下必然发生在一定条件下必然发生的事件和必然不发生的事件。

4.2 逐层展开建树

从顶事件开始，逐级向下演绎分解展开，一直追踪至底事件，建立所研究的系统故障和导致该系统故障诸因素之间的逻辑关系，并将这种关系用故障树的图形符号表示，构成以顶事件为根，若干中间事件和底事件为干枝和分枝的倒树图形。要明确系统和部件的工作状态，是正态和故障状态；如果是故障状态，就应弄清是什么故障状态，发生某个特定故障事件的条件是什么。建树时不允许门—门直接相连。门的输出必须用一个结果事件清楚定义，不许门的输出不经结果事件符号便直接和另一门连接。在确定边界条件时，一般允许把小概率事件当作不容许事件，在建树时可不考虑。但是，允许忽略小概率事件并不等于可以忽略小部件的故障或小部件事件，这是两个不同的概念。有些小部件故障或多发性的小故障事件的出现，所造成的危害可能远大于一些大部件或重要设备的故障后果，因此，这事件不能忽略。

5 应用故障树分析法应用的注意事项

一起工艺串料事故的故障树分析 篇4

一起工艺串料事故的故障树分析

受各种因素的影响,在炼化企业生产过程中发生工艺串料事故也屡见不鲜.某年3月,某炼厂成品车间在一特种油品通过机泵灌装汽车槽车的.过程中发生工艺串料事故.现运用故障树分析的方法进行原因分析与对策措施研究.

作 者：彭锋 Peng Feng 作者单位：中国石化巴陵石化有限责任公司烯烃事业部,湖南岳阳,414014刊 名：安全、健康和环境英文刊名：SAFETY HEALTH & ENVIRONMENT年，卷(期)：9(12)分类号：X9关键词：汽车槽车 工艺串料 故障树分析

机载无线电通信系统故障树分析 篇5

支持向量机在机载设备故障诊断及预测中的应用研究

支持向量机是一种基于统计学习理论的机器学习算法,采用结构风险最小化原则代替经验风险最小化原则,较好地解决了小样本学习问题;采用核函数思想,使非线性空间的问题转换到线性空间,降低了算法的`复杂度;具有良好的泛化能力.针对机载设备故障诊断及预测等工程实际应用中遇到的典型故障样本缺乏、先验知识不足等采用神经网络等其它方法无法解决的问题,提出利用支持向量机应用在机载设备故障诊断及预报中.

作 者：邸亚洲 李宝亭 袁涛 DI Ya-zhou LI Bao-ting YUAN Tao 作者单位：海军航空工程学院青岛分院,山东,青岛,266041刊 名：科技信息(科学・教研)英文刊名：SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION年，卷(期)：“”(2)分类号：V2关键词：支持向量机 机载设备 故障诊断及预测 统计学习理论

无线路由器故障经典案例追踪分析 篇6

案例1：无法登录无线路由器的设置页面进行路由设置

原 因：排除硬件及其连接故障，主要是之前登陆时所创建的连接有误。

排除故障：

第一步：首先检查路由器与电脑的硬件无线连接情况，检查路由器LAN口上的指示灯是否正常。

第二步：如果计算机中装有防火墙或实时监控的杀毒软件，都暂时先关闭，然后将本机IP地址设为与路由器同一网段，再将网关地址设为路由器的默认IP地址。

第三步：打开浏览器的“Internet选项”对话框，在“连接”选项中，如果曾经创建过连接则勾选“从不进行拨号连接”选项，点击“局域网设置”按钮，将已勾选的选项全部取消选中即可。

案例2：提示网络不通，连接错误

原 因：硬件错误，连接故障及其无线网卡的设置都可能造成网络连接故障。

排除故障：

第一步：首先要检查的是连接配置上有无错误，在确保路由器电源正常的前提下查看宽带接入端，路由器上的指示灯可以说明宽带线路接入端是否正常，由说明书上可以辨认哪一个亮灯为宽带接入端及用户端，观察其灯闪亮状态，连续闪烁为正常，不亮或长亮不闪烁为故障。我们可以换一根宽带胶线代替原来的线路进行连接。

第二步：如果故障依旧，查看路由器的摆放位置与接收电脑的距离是否过远或中间有大型障碍物阻隔。这时请重新放置路由器，使无线路由器与接收电脑不要间隔太多障碍物，并使接收电脑在无线路由器的信号发射范围之内即可。

第三步：无线网卡的检查也必不可少，可以更换新的网卡并重新安装驱动程序进行调试，再网卡中点击“查看可用的无线连接”刷新“网络列表”后设置网卡参数，并再“属性”中查看有无数据发送和接收情况，排除故障。

提示：当然路由器自身的硬件故障也是导致线路不通的直接原因，但这并不是我们所能解决的范围，应及时联系厂商进行维修或更换。

案例3：某些或者全部计算机无法连接到无线网络

原 因：计算机或者路由器的设置不当使得无线网络连接错误。

排除故障：

第一步：从计算机设置入手进行排查，计算机的设置相对简单，点击进入“网上邻居”属性，开启“无线网络连接”，然后设置“IP地址”“子网掩码”及“网关”，只要使计算机的IP地址与无线路由器的IP地址在同一网段即可。“网关”的设置可以参见网卡说明说中所述，一般情况下与路由器IP地址相同。

第二步：从路由器的设置入手排查，路由器的设置相对较为专业，复杂些，

首先在系统浏览器中输入无线路由器IP地址，在弹出的登录界面中输入路由器的管理员登录名及密码即可进入设置界面。此时需要检查网络服务商所给你的宽带帐号及口令是否正确，如不正确，更正后尝试连接，如果连接后仍无法打开页面请点击进入路由器中的“安全设置”选项，查看是否开启“网络防火墙”，“IP地址过滤”以及“MAC地址过滤”选项，并做更正和设置，排除无法开启网络的故障。

案例4：网络中出现异常现象，网络时断时续，很不正常

原 因：无线网络遭受病毒的攻击，比如ARP攻击，以及攻击者非法入侵未设防的无线局域网导致联网异常。ARP攻击会造成网络IP冲突，数据的丢失及溢出，更有甚者会导致网络瘫痪。管理员的疏忽以及后期安全防护的不足，导致少数具有恶意的 对企业的重要信息及保密数据造成了极大的危害。

排除故障：

第一步：首先进入“带有网络的安全模式”，在无线网卡属性处更换电脑的IP地址，之后查看是否可以联网。

第二步：进入路由器“安全设置”选项进行高级设置。现在的大部分无线路由器都具有WEP的密码编码功能，用最长128bit的密码键对数据进行编码，在无线路由器上进行通信，密码键长度可以选择40bit或128bit，利用MAC地址和预设的网络ID来限制哪些无线网卡和接入点可以进入网络，完全可以确保网络安全，对于非法的接收这来说，截听无线网的信号是非常困难的，从而可以有效的防范 的入侵破坏和非法用户恶意的网络攻击。

第三步：在没有特殊需要或不具有专业技能的情况下禁止开启路由器中的“远程WEB管理”，功能选项。

提示：购买安装专业的杀毒软件及网络防火墙是比较捷径的方法之一。

案例5：无线路由器的部分功能失灵无法使用

原 因：这个问题大多存在于一些老款的无线路由器中，当我们在配置路由器高级功能选项的时候，在反复确认连接无误的情况下就是有部分功能无法开启使用。

排除故障：

第一步：首先我们要查看下路由器系统的版本，在查阅无线路由器说明书后，看该功能是否支持这个版本的路由器系统。路由器的系统通常有许多版本，每个版本支持不同的功能。如果你当前的软件版本不支持这个功能，那就应该找到相应的软件，先进行升级。

第二步：点击进入无线路由器的“工具”选项，进入后选择“软件升级”，此时在对话界面中会显示出当前的软件版本和硬件版本，在弹出的对话框中输入“文件名”(即系统升级的文件名)和“TFTP服务器IP”后点击“升级”即可。

提示：升级时要注意选择与当前硬件版本一致的软件进行升级，在升级过程中千万不要关闭路由器的电源，否则将导致路由器损坏而无法使用，在网络稳定的情况下升级过程很短整个过程不会超过一分钟。当你发现路由器在升级完毕后重启，请不要担心这是正常的。一般升级过后，路由器工作情况会更加稳定，并增加一些适用于此版本更多的新功能。

总 结：

机载无线电通信系统故障树分析 篇7

故障树分析法是分析大型复杂系统可靠性的重要手段,在现代计算机技术的帮助下,可以将故障树分析中的建树、逻辑计算等这些原本繁琐的手工工作放到计算机这个平台上解决。通常故障树的计算量较大,因此采用计算机辅助的手段更有利于减小设计的难度,提高计算效率和准确性,减轻工程计算人员的负担。经过对故障树理论的深入研究,本文采用C#语言编译一个图形化操作的故障树分析软件,为设计人员提供一个高效、便捷的故障树分析手段。

1 故障树分析系统模块及功能

基于C# 的故障树分析系统共包括以下4 个模块:数据模块、界面模块、建树模块、计算模块。数据模块主要负责设计信息和管理信息。界面模块是人机交互的媒介,它的主要功能是显示故障树信息和操作故障树的导入、导出等。建树模块的主要功能是绘制故障树并将故障树信息添加到故障节点列表和故障树杈图中,通过连接到数据模块、修改故障树的节点数据达到故障树的建树目的。计算模块的主要功能是验证故障树结构的完整性、计算最小割集、计算被选事件的概率和分析结果保存等。

1.1 数据模块

数据模块设计的信息包括故障树节点信息(见表1)和系统信息(见表2)。数据模块主要负责在用户界面的故障树与数据库之间建立联系,将用户界面的操作实时传递到数据库中,以及软件信息的导入、导出等。

1.2 界面模块

界面模块中共有3个区域显示信息:故障树绘制区域、故障节点列表区域和故障的树杈图区域。

(1)故障树绘制区域。通过新建项目生成顶上事件,接下来通过右击节点后弹出的右键菜单操作绘制故障树,右键菜单主要功能有计算、编辑、删除、添加各类事件;根据被选节点的信息,右键菜单会有筛选地显示操作合法的选项;故障树的结构布局可通过鼠标拖动故障树节点调整,绘图区内会根据故障树的大小自动添加滚动条,方便查看全树。

(2)故障节点列表区域。列表中显示所有节点的主要节点信息,双击列表中的节点信息打开对应节点的修改对话框,列表上端有基本事件、中间事件、输入输出3个多选方框,根据方框的勾选情况可以显示或隐藏对应类型的事件。

(3)故障树的树杈图区域。用树杈图的形式显示故障树,右击树杈上的节点能打开对应节点的编辑对话框。

1.3 绘制模块

通过右击故障树的节点,打开右键菜单对被击节点进行绘制操作;故障节点列表和故障树杈图内双击事件和节点可打开节点编辑窗口。绘制模块主要有以下6个功能。

1.3.1 添加节点

负责创建节点信息并将节点添加到绘图区域、事件列表和树杈图。节点信息设置方法如下:①节点序号是引用系统信息里的新建序号(通过函数创建的唯一值);②选择上级节点序号,在被选节点的下级里添加本节点的序号;③节点类型引用新建类型;④节点的尺寸大小根据节点类型分配默认值;⑤节点的位置在被选节点正下方的默认距离处;⑥其他信息使用默认值。完毕后根据节点信息将节点添加到故障树绘制区、故障树节点列表和故障树杈图中,并执行连接节点方法。

1.3.2 编辑节点

打开编辑窗口,对被选节点修改节点信息,包括节点名称、节点代号和节点描述,基本事件可修改概率,门节点可修改门类型。

1.3.3 遍历节点

遍历节点的任务是为删除节点、拖动节点、连接节点和计算模块搜寻处理对象。具体方法如下:将指定节点设置为开始节点,读取开始节点下级中的节点序号,将这些节点序号存入数据库的待处理节点集中,并依次以这些节点为开始节点,重复上述操作;最终将所有相关节点存入待处理节点。

1.3.4 删除节点

删除节点的任务是删除当前节点以及该节点的所有下级节点。具体方法是:读取待处理节点的信息,依次将信息中的节点从故障树绘制区域、故障树节点列表和故障树杈图中删去。

1.3.5 拖动节点

拖动节点的任务是根据节点被拖动的位移,将与该节点相关的下级节点也移动相同的位移。方法是按节点位移里保存的数值依次移动待处理节点信息里的所有节点。

1.3.6 连线节点

连线节点的任务是用折线两两连接节点,将节点之间的关系明确地呈现在故障树绘制区域。比较特别的是,连接节点的遍历必须以顶事件为开始节点,且顶事件不加入待处理节点的信息里;依次将待处理节点信息里的节点和它的上级节点分别设为开始节点和结束节点来绘制折线。

1.4 计算模块

计算模块的功能包括验证故障树结构的完整性、计算最小割集、计算被选事件的概率和分析结构保存等。验证故障树结构的完整性是指在对故障树分析计算前对故障树结构的合法性进行验证,并对错误节点标出提示,例如中间事件的下级节点超过一个时将会提示错误。计算最小割集是指对故障树进行定性分析,计算故障树的最小割集等。计算被选事件的概率是指通过求得的最小割集来求指定事件的发生概率。分析结构保存功能负责计算模块的计算结果的保存。

故障树节点信息列表里集合的数据结构采用list〈list〈int〉〉,先将导致事件发生的一种基本事件的数字代号的组合存放在list〈int〉里,再将表示导致事件发生的所有基本事件的组合list〈int〉存放到list〈list〈int〉〉中,数学表达式为嵌套的两层大括号,多个基本事件用“,”隔开,例如{{1}{2,3}},表示导致事件发生的组合有两个,一个是{1},另一个是{2,3}。割集的计算采用遍历的方式,计算某节点A的割集,以A节点为开始节点,依次扫描开始节点的每个下级节点;若下级节点的下一级没有节点,则可向上级传递参数,若还有下级节点,则将此节点设为新的开始节点,重复上述步骤。采用上述方法,通过发生在不同节点的计算,就能获得正确的计算参数,并根据节点类型调用计算方法。

根据开始节点的类型,计算方法如下:

(1)基本事件:无下级事件,向上级传递节点信息的集合,结束此支路。

(2)中间事件、输入事件、输出事件、顶上事件:这些类型的下级节点都只有一个,直接将下级节点的集合赋值给该节点。

(3)或门:依次将每一个下级节点的集合合并到开始节点的集合。

(4)与门:将首个下级节点的集合赋值到开始节点的集合,接下来开始节点的集合将依次和其他下级节点的集合进行与门的计算。 创建数据集list〈list〈int〉〉,用于存放临时计算结果,依次将开始节点的元素list〈int〉与下级节点的每个元素list〈int〉合并的结果存入数据集中,之后将数据集的值赋给开始节点,并清空数据集,再与开始节点的下一个下级节点集合进行与门计算,方法同上。例如开始节点{{1}{2}},下级节点{{3}{4}},计算获得的开始节点为{{1,3}{1,4}{2,3}{2,4}}。

通过上述计算获得了最小割集的初步结果,接下来是对集合进行整理,主要流程是:

(1)去重:对割集内每个list〈int〉里重复出现的事件代号只保留一个。

(2)去包含:在割集中若某个集合list〈int〉的所有元素在集合B中全部都出现过,则将集合B从割集中筛去。

(3)排列:将割集内元素按照由小到大、由短到长的规律排列,方便观察。

2 结论

本文设计和实现了一个图形化的故障树分析系统,通过对故障树建树过程和分析方法的研究,该系统提供了快速、高效地绘制故障树的操作模式;在故障树定性分析中,通过故障树结构正确性验证后能够自动生成最小割集;通过程序逻辑的创新将纸面的理论公式转换为计算机里的运算程序,对提高工作效率和知识的积累有重要意义。

摘要：故障树分析软件是一种分析系统可靠性及安全性的软件,该软件的主要功能是故障树绘制和可靠性计算。深入研究故障树的建树和计算逻辑,用C#语言编译,设计了一种快速、高效、可视化程度较高的故障树绘制和最小割集计算软件,对提高复杂系统可靠度分析的效率有重要意义。

关键词：故障树分析,最小割集,C#

参考文献

[1]张相炎.火炮可靠性设计[M].北京:兵器工业出版社,2010.

[2]内格尔(Nagel C).C#高级编程[M].李铭,译.北京:清华大学出版社,2008.

[3]孔繁强,张鑫,张慧霞.故障树最小割集和最小路集在火箭故障诊断中的应用[J].电子设计工程,2011(18):8-10.

机载无线电通信系统故障树分析 篇8

哈尔滨美龙公司生产的ACS800等系列变频器采用“一拖二”的电力拖动方式（即一台交流变频装置驱动两台牵引电机），供电电压380V。在实际使用中检修变频器时需要有一台摸拟量的数字万用表，注意不能用高压绝缘试验

器（如摇表）检修变频器，否则将导致变频器故障。

一、变频器的常见故障分析

1、参数设置故障 变频器在使用中参数设置非常重要，如果参数设置不正确，参数不匹配，会导致变频器不能正常工作。ACC800变频器在采煤机出厂时所有参数的设定已由编程装置（CDP312型控制盘）设置完毕，能满足现场要求。一但发生了参数设置故障后，可根据故障代码进行参数修改，否则应恢复出厂值重新设置，如不能恢复恢复正常运行，则要检查是否发生了硬件故障。

2、过电流和过载故障 变频器过电流和过载的可能原因是加、减速时间太短，负载发生突变，电压过低或过高、断相、短路及变频器内部元件故障等原因引起。故障检查时就在首先断开负载对变频器进行检查。如果断开负载后，过电流故障依然存在，说明变频器内部元件有故障（如逆变器电路），如果断开负载后，过电流故障消失，应从电动机开始逐个回路检查。解决问题时可能通过延长加、减速时间和制动时间，减少负载突变、加强绝缘水平等方式排除故障。

3、过电压欠电压类故障 过电压故障集中表现在直流母线电压上，正常情况下，直流母线电压为三相全波整流后平均值。过电压跳闸原因主要有：电源电压过高、降速时间设定太短等。欠电压跳闸原因主要有：电源电压过低、电源断相、整流桥故障等。

二、变频器的维护保养

变频器长期运行中，由于井下现场环境极为恶劣，从温度、湿度、灰尘、振动几个方面原因对变频器影响极大。为保证其正常运行，必须进行维护保养，重点部位是主回路的滤波电容器、控制回路、电源回路、逆变器驱动及保护回路中的电解电容器、冷却风扇等。

维护保养工作可分为日常维护和定期维护，主要目的是尽早发现异常现象、清除尘埃、紧固检查、排除事故隐患等。在变频器运行过程中可通过键盘面板转换键查阅变频器的运行参数，如输出电压、电流、转矩、电机转数等，掌握变频器日常运行值的范围，以便及时发现变频器及电机问题。

1、日常检查包括如下内容：键盘面板是否正常、有无缺少字符；冷却风扇是否运转正常；变频器及引出电缆是否有过热、变色、变形、异味、噪声、振动等异常情况；变频器控制系统的各连接线及外围电器元件是否有松动等异常现象，是否有集聚尘埃的情况；检查变频器的进线电源是否异常，电源开关是否有电火花、缺相、引线压接螺栓松、电压是否异常。

2、定期检查：定期检查主要检查不停止运转而无法检查的地方或日常检查难以发现问题的地方，以及电气特性的检查、调整。检查时要切断电源，停止变频器运行并卸下变频器外盖，断电后主电路滤波電容器上仍有较高的充电电压，放电需要一定时间，一般为5-10分钟，必须等待充电指示灯熄灭并用电压表测试确认充电电压低于DC25V以下后才能开始检修，每次维护完毕后，要认真检查有无遗漏的工具、螺钉及导线等金属物在内，然后才能将外盖盖好，恢复原状，做好通电准备。典型检查项目简介如下：内部清扫、坚固检查、滤波电容器检查、控制电路板检查、绝缘电阻检查、放装干燥剂。

机载无线电通信系统故障树分析 篇9

PAT-A型喷气织机是比利时PICANOL织机制造公司较早生产的织机，由于使用时间很长，经常出现代号为673的故障。显示屏显示：673 PREWINDER（CH*）NO COMMUNICATION，意义是某个储纬器与织机不能通信。这个问题比较常见，我们弄清楚了储纬器接收织机信号与发送信号给织机的来龙去脉，问题就能迎刃而解。

储纬器与织机通信涉及到SPU板，储纬器电源板和储纬器，另外还有两根连接电缆。在SPU板上织机发送信号由单片机外围接口芯片R65C52P2（IC21）14脚输出经同相输出的驱动器74HCT541（IC32）8脚，由12脚输出到光偶6N137（IC43），在由IC43的6脚输出到发送器SN75174（IC47）9脚，由IC47的10，11脚到57号电缆。10，11脚并联电阻R90。在SPU板上插脚30b与32b连线，30d与32d连线，30b和 30d在SPU板上再没任何连线，而在储纬器电源板上有收发器，单从SPU板来看，不知织机在哪里接收储纬器信号，但信号还是在SPU板接收，原来狡猾的比利时人在电箱背部用导线将30d 与28d，30b与28b连接起来，这样信号可以从28b 和 28d 传送到接收器SN75175（IC45），在经光偶IC36到R65C52P2的12脚完成信号的发送与接收。

在储纬器电源板上有个收发器SN75176，储纬器与织机信号的发送与接收都经过这个集成块。在储纬器上由单片机D78P328CW的发送和接收引脚完成信号的传递过程。

搞清楚了储纬器与织机的通信的过程，就可以下手维修这个故障。按下启动按钮，织机不能运转，显示代号673。可以用代号832检测通信，若显示STATUS表示通信没有问题，若显示FAIL则通信存在问题。首先用压缩空气清洁两根电缆的插头，SPU板与储纬器电源板连接电缆到储纬器电源板的插头，储纬器电源板与储纬器连接电缆两头的插头，清洁后切实插紧并拧紧螺钉。再用代号832检测看是否恢复正常，若不正常的话则要更换三块电路板。根据本人的经验最有可能坏的是SPU板，其次是储纬器电源板和储纬器板。

机载无线电通信系统故障树分析 篇10

1 高频沉积静电试飞科目背景

咨询通告AC25-7《运输类飞机合格审定飞行试验指南》中规定:第六章设备第一节总则170.功能和安装-25.1301条款b.程序一通信(2)HF系统(ii)应考虑沉积静电的影响。这种类型的静电通常是在高卷云、干燥的雪、沙尘暴区域中出现。

高频通信系统沉积静电科目的另外两种气象:干燥的雪、沙尘暴气象,相对来说更为罕见,因此建议使用(高)卷云作为高频通信系统沉积静电科目的气象条件。

2 高频沉积静电的原理

沉积静电是指飞机因与云中质点(水滴、雪、霰、冰雹)或尘埃等大气微粒碰撞而沉积于飞机表面的静电。其充电电流,决定于质点浓度、质点带电量、飞机速度和有效撞击面积沉积的静电最多,飞经高卷云、干燥的雪、沙尘暴时沉积的静电最多。

当飞机表面曲率半径较小的尖端突出部位及边缘达到空气击穿电压,就会发生电鳗式放电或电火花、打闪和响亮的爆炸。因空气绝缘强度随高度减小,在较高高度上空气击穿电压值减小,可在较低电压下产生电晕。

沉积静电所产生的放电产生高频电磁辐射,对机载电子设备产生干扰,严重时可使高频通信联络中断。

3 卷云气象基本信息

3.1 简介

卷云,分离散开处呈白色细丝状,或白色(或主要是白色)碎片状或窄条状的一种基本云型。如图1所示。

卷云是高云的一种,是对流层中最高的云,平均高度超过6000公尺。所以清晨当太阳还没有升到地平线上或傍晚太阳已下山后,光线都会照到这种孤悬高空而无云影的卷云上,经过散射后,显现出漂亮的红色或橘红色的霞象,在夏日的晴空中十分常见。

3.2 产生

卷云产生的高度很高,属于高云族,云底高度为4500～10000m,有时也可高达17000m或低至20000m以下。在这样的高度上,空气温度很低且水汽很少,云由细小且稀疏的冰晶组成,故比较薄而透光性较好,洁白而亮泽,常具丝缕结构。卷云因为云层太高,即使生成小水滴,下降过程中很容易蒸发,不会抵达地面,故在地面上不会感到下雨,象征一整天都会是晴朗的好天气。

3.3 类型

根据外形结构特征,卷云可分为毛卷云、密卷云、钩卷云、伪卷云四类。

卷云属于高云的一种,云的分类中并未对高卷云做出定义。由此可推断,所谓高卷云,不过是对卷云属于高云族属性的描述。高卷云也就是卷云,两者并无差异。而且广义的卷云更是卷云、卷层云、卷积云的总称,也就是高云。如表1所示。

4 机载气象雷达

机载气象雷达可提供降雨和地图显示,但并不能显示云(包括卷云等)的气象信息,机上也无其他设备可以提供实时的有关云的气象信息。以机载RTA-4118气象雷达系统为例,其主要为机组人员提供陀螺稳定的四色(绿、黄、红和洋红)降雨显示。四色用来表示递增的降雨量,洋红色表示每小时增量为2英寸或更大。气象雷达系统提供路径衰减补偿(PAC)告警,指示未知降雨量区域,并能抑制地面杂波。气象雷达系统还可提供飞机前方的地图显示。由于机载设备不能直接提供云的信息,试飞气象条件应该提前由地面气象台站实时获得。

5 地面气象台站

一般试飞气象站预报天气的几大因素为:云(云量、云状、云高)、能见度、天气现象(风、雨、雪、雾、霾等等),其他非常规预测包括气温、场温、场压(视具体情况而定)。除了每天的总体气象情况预报,还有每个小时的预测表以便观察时刻发生的气象变化。

对于云的预报格式通常为云量+云状+云高,一个典型的云的气象预报的例子为:6～9个量的卷云5～7千米。一般云量小于5个单位的晴朗天气会预报为碧空。云量大于等于6的云一般足够试飞使用,覆盖范围往往绵延几百公里。云状是指云的种类,比如说高层云、高积云、卷云等等。预报云高是基于云底高度,通常在预报卷层云和卷积云的时候,其上方也都会伴有卷云,且高云所属的各个云种(卷云、卷层云、卷积云)可以互相转化,这也是为什么每个小时都需要详细的气象预报。

统计结果表明,卷云通常在晴朗的好天气出现,而且在夏季和秋季并不少见。预报的卷层云和卷积云的天气约占所有对于云的预报的气象条件的50%左右。因此,(高)卷云的气象条件严格意义上不算是特殊气象,对于试飞沉积静电科目非常有利。

6 试飞方法综述

由于气象条件处于实时的动态变化当中,需要将高频沉积静电试飞科目作为常备科目,挂在试飞任务单上以便依据天气情况决定是否试飞。综合各方面的因素考虑,建议的试飞气象:预测为大于等于6个量的卷云(或者卷云高积云),高度大于4500m。具体操作为:飞行过程中,飞行员目击云层后,驾驶飞机穿越摩擦云层,依据预先给定的频点和工作模式进行高频通信,验证通话是否正常清晰,是否对其他电子设备无干扰。

摘要：沉积静电放电产生的高频电磁辐射会对机载电子设备尤其是高频通信系统设备产生干扰。在沉积静电环境下的机载高频通信系统科目试飞在国内民机试飞领域尚属首例,也无相关经验方法可以参考。该文通过研究咨询通告AC25-7推荐的试飞气象条件(高卷云、干燥的雪、沙尘暴),详细叙述了高频沉积静电试飞科目的背景和沉积静电的原理,介绍了高卷云气象的定义、产生和类型,结合了机载气象雷达的显示条件和地面气象台站预报的天气情况,以我国民机试飞现有条件和实际情况为出发点,摸索总结出一套符合要求而又切实可行的试飞方法,为未来民机试飞实践提供具体指导。

关键词：HF,高频,沉积静电,放电,(高)卷云,气象雷达,气象台站,试飞

参考文献

[1]百度百科卷云、沉积静电词条.

[2]张燕光.航空气象学[M].北京:中国民航出版社,2014(6):1.

[3]张培昌,杜秉玉,戴铁丕.雷达气象学[M].北京:气象出版社,2001.

机载无线电通信系统故障树分析 篇11

为确保列车运行安全、提高运输效率以及增强市场竞争力,铁路部门提出了发展适于我国国情的CTCS(中国列车运行控制系统)系统[1]。C3列控系统,即CTCS3级列车运行控制系统,作为目前铁路安全研究的重心,对于运营时速达到300公里以上的高速铁路必须采用,以保证行车安全。然而,C3列控系统目前还处在开发试用阶段(例如在建的武广客运专线),随着运行速度的提高,面临更加苛刻的安全需求,因此需要针对C3列控系统进行安全评估。

1 C3列控系统的安全评估

1.1 C3列控系统安全评估

随着列车速度不断提高,安全问题尤显突出。根据国际安全管理经验,从最基本的安全因素出发,对C3列控系统进行全面的科学评估,并提出安全相关技术和风险降低措施,建立一套完整的安全评估保障体系,是行之有效的方法。

C3列控系统基于GSM-R(铁路专用全球移动通信系统)传输控制信息,并采用轨道电路等方式检查列车占用,适用于时速达到300公里以上的高速列车,面向提速干线、高速新线或特殊线路。C3列控系统采用目标-距离模式、设备制动优先方式监控列车安全运行,同时兼容C2列控系统。C2列控作为C3列控的后备系统,无线闭塞中心或无线通信故障时,由C2列控系统控制列车运行。但是,C3列控系统目前还处在开发试用阶段,因此对其进行安全评估作为安全性保障技术非常重要。

针对C3列控系统进行安全评估主要作用在于:验证被评估的C3列控系统与总体技术方案的一致性,确认其符合要求;检查被评估的C3列控系统开发和产品生产制造的质量控制过程,使其符合相关标准的要求;强化被评估的C3列控系统设计、产品开发、生产制造、安装调试、联调联试等全过程的安全管理,降低运营风险。

1.2 风险分析

目前,国际上逐渐广泛采用基于风险的方法来保障铁路系统的安全性能。风险的定义是:引起伤害的危险的发生概率以及伤害严重程度的等级,而危险是指具有潜在人员伤害的物理环境[2]。通过风险分析找出发生危险事件的原因,消除这些原因可以避免一些特定危险事件的发生,通过降低危险事件发生的概率或者风险转移的方法可以减轻风险对系统的影响。风险分析作为安全评估体系的重要组成部分,其作用是尽可能地预防和控制系统的不安全因素。

已经成功开通运营的“动车组”使用的是C2列控系统,这是我国具有自主知识产权的列控系统,基本全部实现了国产化。但是C3列控系统目前主要还是引进欧洲高速铁路的现有技术,缺少核心技术的详细资料,同时由于需求紧迫,对C3列控系统的风险分析存在诸多困难,因此目前在借鉴故障树分析的基础上主要采取定性分析。

2 故障树分析法的应用

2.1 C3列控系统概念故障树

影响系统安全性最重要的有三个相关的因素:故障(fault)、错误(error)和失效(failure)[3]。故障是一种能导致系统错误或失效的不正常情形,故障可以是系统性或随机性的。错误是指与期望的设计相背离,并有可能导致非预期的系统行为或失效。系统在运行到一定的时间、或在一定的条件下偏离它预期设计的要求或规定的功能,这种现象称为失效,失效是系统错误或故障的结果。由此可知,在这三个因素中,故障是最根本的原因,因此分析系统的故障可以有效提高系统安全性。

故障树(Fault Tree)是用来表明系统组成部分的故障或者外界事件及其组合将导致产品发生一种给定故障的逻辑图,它是一种特殊的倒立树状逻辑因果关系图,它用事件符号、逻辑符号和转移符号描述系统中各种事件之间因果关系。故障树分析(FTA)的目的是通过对可能造成故障的硬件、软件、环境、人为因素进行分析,确定故障原因的各种可能的组合方式及其发生概率,从而有效地确定系统发生故障的各种途径。FTA将导致安全性事故和重大损失的事件作为分析对象,通过自顶向下的逻辑分析,寻找导致事件发生的各种原因及组合方式,然后采取有针对性的纠正措施,预防安全性问题的发生。

C3列控系统是一个非常庞大复杂的安全相关系统,在功能故障的基础上,构建了C3列控系统的概念故障树,如图1所示。概念故障树的含义是仅对系统上层作简单的故障树分析,是后续深入研究的基础,同时可以指导针对子系统的安全性研究。

首先定义故障树的顶事件即C3列控系统的核心危险:超出CTCS3规定的安全速度或距离,核心危险事件的发生必须由人为因素和列车自动控制功能两方面通过与门同时作用,即驾驶者超出安全速度或距离和CTCS3对超出安全速度或距离的监控和保护失效,然后依次向下进行分析,图中的驾驶者出错是底事件,也就是基本事件,可以定义其失效率。制动控制功能失效等是中间转移事件,可以继续往下进行分析,直至找到基本事件。整个C3列控系统的故障树将在概念故障树的基础上深入细化,直到找出所有的基本事件。将来可以在此基础上进行自下而上的分析,划分基本事件的风险等级,便于优化系统和排除事故。

同时,在上述基于功能的故障树分析过程中可以得到子系统故障树的顶事件,作为子系统风险分析的起点。例如GATE10所代表的事件:不安全的动态速度曲线,其故障来源之一是最限制速度曲线(MRSP)不正确,而此事件的原因之一是临时限速失效,由此可以得到下文临时限速子系统FTA的顶事件。

2.2 临时限速子系统FTA

C3列控系统组成结构包括地面设备和车载设备,其中地面设备由集中调度中心(CTC)、无线闭塞中心(RBC)、列控中心(TCC)、ZPW-2000系列轨道电路、应答器(含LEU)等设备组成。调度中心设有列控系统专用的临时限速服务器和临时限速操作终端,用于临时限速命令的下达与撤销,它们和相邻交互接口一起构成了临时限速(TSR)子系统。其系统构成如图2所示:

TSR系统的核心设备是临时限速服务器,其主要功能包括:对限速命令进行安全存储,验证限速命令来源的合法性、限速数据的有效性,检验发往两个目标系统(RBC,TCC)的临时限速一致性;执行命令时检查两个目标系统的临时限速执行情况,当发生一致性冲突或其他异常情况下,向目标系统发送导向安全的恢复指令,同时向操作员终端发送报警信息,提醒操作员处理;记录限速命令的操作和状态变化日志,供查询和分析。

临时限速的操作流程是:(1)对于计划性临时限速,行车调度员在CTC检索待拟订的临时限速调度命令,确认后生成临时限速调度命令,下发给临时限速服务器做可执行性校验。临时限速服务器校验成功后,将该临时限速调度命令存入待执行列表中,并向CTC和临时限速操作终端返回校验成功;若校验失败,向CTC和临时限速操作终端返回失败原因。行车调度员可根据失败原因调整临时限速命令参数,重新尝试下发。(2)对于非计划性的临时限速设置和临时限速的取消,行车调度员应使用临时限速操作终端直接拟定临时限速调度命令,确认后下发给临时限速服务器做校验和存储。临时限速服务器校验成功后,将该临时限速调度命令存入待执行列表中,并向CTC和临时限速操作终端返回校验成功;若校验失败,向CTC和临时限速操作终端返回失败原因。

临时限速的下达和撤销流程是一致的,只不过命令的内容不一样,所以在对TSR子系统进行基于功能的故障树分析时合并为同一个顶事件,即临时限速失效。同时假设和TSR子系统进行交互的其他各系统——CTC、RBC、TCC的功能都完好、没有故障,由此得到的故障树如图3所示。

为了取得顶事件的发生概率,首先必须获得故障树的最小割集,可以通过下行法(Fussel-Vesely算法)来实现。其算法的基本原理是根据逻辑与门和或门的特征:逻辑与门增加系统割集的容量,而逻辑或门增加割集的个数,来推导最小割集。具体方法如下:从故障树顶事件开始,由上到下,依次把上一级事件置换为下一级事件,遇到与门将输入事件横向并联写出,遇到或门将输入事件竖向串联写出,直到把全部逻辑门都置换成底事件为止,此时最后一列表示出基本事件组成的割集,再将割集简化、吸收得到全部最小割集。

通过上述算法,确定了TSR故障树有5个最小割集,分别为:{B1B4},{B2B4},{B3B4},{B5},{B6}。顶事件发生的概率P(T)可按照最小割集求得,对于有N个最小割集的故障树,顶事件发生概率的计算公式为[4]:

假设底事件的发生概率为P(Bi)=qi,由上式可以计算出故障树顶事件TSR失效的概率为:

TSR子系统在整个C3列控系统中是非常微小但又很重要的一部分,由于其功能上的简单,其故障树并不复杂。这样的子系统故障树,可以作为借鉴,有利于在对整个庞大的列控系统测试评估前对各个子系统先进行风险分析,减少后期工作的困难和资源消耗,保证C3列控系统安全评估高质高效的完成。

3 结束语

C3列控系统是近年来我国高速铁路发展中技术应用的趋势,然而由于高速带来的安全问题也日益突出,安全评估为其提供了安全性能保障。本文重点研究了安全评估中的风险分析技术,并采用障树分析方法,绘制了C3列控系统的概念故障树同时对临时限速子系统基于功能进行了故障树析。下一步研究可以在此基础上,首先给出完整C3列控系统故障树,接着为故障树添加失效率等数,作为定量计算的基础,最终将定量分析和定性析相结合

参考文献

[1]宋沛东.CTCS3级列控系统仿真测试平台—无线闭塞中心仿真子系统的研究[D].北京交通大学,2007.

[2]CENELEC EN50126:1999.Railway applications-The specification anddemonstration of Reliability,Availability,Maintainability and Safety(RAMS)[S].1999.

[3]徐拾义.可信计算系统设计和分析[M].北京:清华大学出版社,2006.

机载无线电通信系统故障树分析 篇12

民用航空运输的普及,促进了民机机载娱乐系统的发展,不断提升乘客的体验舒适度。在运营过程中,机载系统的维护性越来越被航空公司所重视,传统的乘客座椅娱乐系统采用机上敷设线缆与座椅直接相连的供电方式,这种方式势必导致飞机维护中大量线缆维护工作量,同时线缆和连接部件的重量会大大增加,降低飞机的经济性和可维护性。本文基于感应式无线电能传输技术给出了一种机载座椅娱乐系统供电的方法,在座椅的底座结构进行电能无线提取处理,如图1所示。相比传统的接触式电能传输方式,该技术具有可靠性、安全性高,无需电路连接维护,能够实现完全气密性、防水易维护以及可实现无人化管理等优点[1]。

功率流控制在无线电能传输系统的研究中是十分重要的一环。这是由于:在系统的启动阶段,减小系统的输入功率可以有效地减小对系统的冲击[2],机载娱乐系统的总功率相当于机载单台发电机容量的十分之一左右,有效降低对飞机电网的冲击,确保飞机电网供电稳定至关重要;另外,当乘客在使用娱乐系统时,系统的负载参数会变化时,可以通过引入闭环控制,来使系统的输入功率也作相应的变化,从而提高系统的利用率。

本文以移相控制作为功率流控制的方法。通过理论推导,从理论上对该方法作了分析,在此基础上将该控制方法运用到实物演示系统中,并通过相关实验验证了该方法的可行性。

1 感应式无线电能传输系统的结构及原理

大功率无线电能传输从原理上可分为电磁感应式、微波式和磁共振式两种。本文所研究的无线电能传输是以电磁感应方式将原边电能传输至副边。其系统结构框图如图2所示。

图2中,先将机载三相交流电压经整流模块变换成直流电,再将得到的直流电送入H桥谐振逆变器,以得到高频的交流信号。此信号作为互感线圈的原边输入,通过电磁耦合为副边的负载提供电能。H桥逆变器的驱动信号由控制器根据原边的状态信号加以控制,以达到功率流的闭环控制。

由于经H桥输出的是交流方波信号,如不经过处理直接输入至互感线圈会造成大量损耗并且会使系统的EMI过高,因此在实际系统设计时,在原边和副边侧都需要加入补偿网络,如图3所示。

在原边侧串入补偿电容C1,使C1与互感线圈在原边侧的等效电感在基频处产生串联谐振。此时,原边电流i为基频正弦量,从而大大减小了电能在感应传输过程中的高次谐波。同时在副边并联一个补偿电容C2。电容C2与互感线圈副边的等效电感在基频处产生并联谐振,使得最终副边处得到电压VL为基频交流量。

2 移相功率流控制

在通常情况下,如不对系统加以功率流控制,则控制器只需分别对H桥中的VT1、VT3与VT2、VT4加以脉宽为50%,相位差180°的驱动信号即可。此时,各MOSFET的驱动波形、H桥输出电压波形以及原边电流波形如图4所示。

其中,原边电流i由于补偿电容C1的作用变为基频正弦波。控制VT3、VT4的驱动电压,使其向前移动α相角,得到如图5所示的输出电压波形Vo。

取VT1的开通瞬间为θ=0 rad相位点,则H桥的输出电压Vo(θ)为:

对上式进行傅立叶级数展开,得:

因此,H桥输出电压的k次谐波的幅值为:

根据文献[3]所得的互感原边与副边的等效电路图,得到副边等效电路中的阻抗为:

Z2映射到原边的等效阻抗Z2′为[2]:

因此,原边处的总阻抗为:

系统的总功率可表示为:

其中:

由于补偿电容C1的作用,原边电路在基频处串联谐振,高次谐波功率量值较小,因此对于(8)式所描述的系统功率可忽略其高次谐波分量,并且有:

将(12)式代入(8)式,并忽略其高次谐波分量后,有:

又由于,补偿电容C2是为了副边电路在基频处产生并联谐振,故满足:

把(3)、(9)、(14)式代入(13)式,得:

另外,由于互感的制造工艺以及磁性材料的导磁率等限制,在实际的电能传输过程中,负载不能100%地得到系统的输出功率。因此实际负载得到的功率PL还需乘以传输效率η:

式(16)就是在感应电能传输系统中采用移相控制后,负载侧得到的功率值关于移相角α的函数表达式。下面,将通过实物实验,来验证上述分析的正确性。

3 实验验证

为了验证上述对移相控制在感应式无线电能传输系统功率流控制中的研究和分析的正确性,本文将移相控制方法应用到一个感应电能传输的样机系统中。通过测量在不同移相角α下,负载所获得的实际功率,并与(16)式所得的负载功率理论值进行比较,验证理论推导的正确性。

实物系统的运行参数如下:直流电压Vdc=25V;H桥驱动频率f=10k Hz;原边电感L1=160μH;副边电感L2=126μH;互感M=75μH;原边补偿电容C1=2.22μF;副边补偿电容C2=2μF;负载RL=27Ω;传输效率η=88.64%。

当移相角α=0 rad(即未移相)时,所得的实验波形如图6所示。

图6(a)中,H桥输出电压波形与图3中所描述的一致。图6(b)的负载电压波形也与前面分析的一样,在补偿电容C1、C2的作用下为基频正弦波。从图中可以读出负载电压的有效值为:VL=35.4V。因此,负载功率的实际值为:

由(16)式计算得负载功率的理论值为:

当移相角α=0.5πrad时,所得的实验波形如图7所示。

图7(a)中,H桥输出电压波形与图4中所描述的一致。从图6(b)中可以看到,此时负载电压的有效值比之前没有移相时的情况有了明显的减小,可以读出此时其值为:VL=24.3V。因此,负载功率的实际值为:

由(16)式计算得负载功率的理论值为:

同理,测得在不同移相角α下负载电压的有效值,并计算出负载的实际功率与理论功率值,如表1所示。

根据表1所得的实验数据,绘制负载功率的实际测量值关于移相角α的关系曲线,并与由(16)式所得的PL-α曲线相比较。如图8所示。

从图8可见,实验测得的PL-α曲线与由(16)式得到的理论曲线基本一致。因此,在实际应用中可以(16)式作为座椅式机载娱乐系统无线电能传输技术功率流控制的理论依据。

4结束语

本文通过讨论移相控制对感应电能传输功率流控制的作用,推导出了系统功率关于移相角的函数表达式。在此基础上将本控制方法应用到演示系统中,给出了相关的实验波形及实测的PL-α曲线与理论计算曲线的比较。实验结果表明:理论分析与实际实验趋势一致,从而验证了理论推导的正确性,为机载娱乐无线电能传输技术提供了一个切实可行的方案,为提高民机机载娱乐系统可维护性,限制娱乐系统频繁起动对飞机电网的冲击提供了可行的路径。

摘要：为提高民用飞机机载座椅娱乐设备的可维护性,便于拆除维护,降低负载频繁起动对飞机电网的冲击,本文给出了一种不需要电缆连接的机载供电技术为民用飞机乘客娱乐系统提供电能。该技术采用移相功率流控制实现无线电能传输调节,并给出了功率关于移相角的函数关系式。在此基础上,进一步通过实验演示系统进行验证分析,给出了相关的试验波形,并将最终的试验数据与理论分析结果做了比较,验证了本文提出的基于功率流控制的无线电能传输控制技术的可行性。

关键词：机载娱乐系统,无线电能传输,移相控制,功率流

参考文献

[1]A.P.Hu.Selected Resonant Converters for IPT Power Supples[D].Ph.D thesis,the University of Auckland,New Zealand,2001,10.

[2]A.P.Hu,G.A.Covic,J.T.Boys.Direct ZVS Start-Up of a Current-Fed Resonant Inverter[J].IEEE Trans.On.Power Electronics,2006,5,21(3):809-812.