CN114203483A - 一种实现航空接触器备份控制的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种实现航空接触器备份控制的方法，采用两台控制器分别实现对航空交流电源***左、右供电通道的监控与保护功能，对于航空交流电源***中的两个交流连接接触器，两台控制器采用备份控制模式，两个控制器具有同样的软件控制功能和硬件驱动电路，采集相同的外部电压、电流及接触器状态信号，并通过设定的供电逻辑以及故障保护算法，输出相应的接触器控制命令；第一控制器为主控制器，第二控制器为辅助控制器，正常情况下由第一控制器控制两个交流连接接触器的闭合、关断，第二控制器作为备份控制单元，在第一控制器故障情况下控制两个交流连接接触器的动作。本发明降低控制器故障对整个配电***的影响，提高了***安全性、可靠性。
Description
技术领域
本发明属于航空配电技术领域，具体涉及航空配电***中控制器对交流接触器的备份控制方法。
背景技术
在航空电源***领域，随着机载用电设备的大幅增加，对电能质量的要求也越来越高，飞机配电***的地位和作用也愈发重要。飞机的配电***不仅要提供足够的电容量，还要保证供电的高可靠性，尤其是在民用飞机上。
航空配电***中，交流接触器是一种应用于远距离控制交流主电路通断的自动控制开关，实现对交流电源接入电网、退出电网或电网状态重构等功能。目前，对交流接触器的控制方法一般采用单控制器控制，特点是简单，但如果控制器故障该接触器就不能有效控制，甚至影响整个配电***的正常工作，所以为了提高***安全性和可靠性，一般对配电***中的一些关键接触器会采用备份控制的方法。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种实现航空接触器备份控制的方法，采用两台控制器分别实现对航空交流电源***左、右供电通道的监控与保护功能，其特征在于：对于航空交流电源***中的两个交流连接接触器，两台控制器采用备份控制模式，两个控制器具有同样的软件控制功能和硬件驱动电路，采集相同的外部电压、电流及接触器状态信号，并通过设定的供电逻辑以及故障保护算法，输出相应的接触器控制命令；第一控制器为主控制器，第二控制器为辅助控制器，正常情况下由第一控制器控制两个交流连接接触器的闭合、关断，第二控制器作为备份控制单元，在第一控制器故障情况下控制两个交流连接接触器的动作。
进一步的，第二控制器的软件中还增加有禁止模块，实现备份控制；正常情况下，第一控制器输出的两个交流连接接触器的控制命令有效，输出给接触器执行相应的动作，而第二控制器的控制命令经过禁止模块被禁掉，不允许输出给接触器；在第一控制器故障情况下，第一控制器给第二控制器的心跳信号消失，第二控制器的禁止模块失效，对两个交流连接接触器的控制命令有效输出，保证***正常运行。
进一步的，所述心跳信号是控制器正常工作时产生的高电平有效信号，两个控制器之间互发心跳信号，使彼此知道各自的工作状态；当一个控制器故障时，心跳信号变低，另一个控制器通过采集状态知道该控制器故障。
进一步的，两个控制器均采集航空交流电源***中发电机控制设备发出的接触器“+”端信号作为控制条件，两个控制器采用同一个第一管脚进行接触器“+”端信号输入，其中对第一控制器的接口进行分叉设计，把第一控制器的第二管脚短接到第一控制器的第一管脚上，并从第一控制器的第二管脚上输出给第二控制器的第一管脚，而第二控制器的第二管脚悬空，无任何输入。
进一步的，接触器“-”端控制指令由控制器输出，连接到接触器线圈的“-”端，两个控制器都从第三管脚输出“-”端控制指令，并联在一起连接到接触器线圈上，且两个控制器的输出端口均使用二极管进行短路保护。
进一步的，两个控制器均通过第四管脚对接触器辅助触点输出信号进行采集，其中使用接触器的两组辅助触点分别输入给两台控制器，如果其中一组辅助触点故障导致其中的一台控制器输出指令错误，则另一台控制器接管时能够正确输出控制指令，防止了辅助触点引起的共模故障发生。
进一步的，两台控制器硬件及接口完全一样，软件兼容左、右通道的控制功能，通过4个ID引脚识别位于航空交流电源***左供电通道还是右供电通道，进而执行第一控制器或第二控制器的功能。
有益效果
接触器的备份控制是针对电源***中关键接触器的设计，因为在***状态转换中这些接触器的控制至关重要，采用本发明提出的方法，关键接触器的备份控制使得在主控制器故障情况下，备份控制器可以完全接管相应接触器的控制命令输出，降低控制器故障对整个配电***的影响，提高了***安全性、可靠性。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1接触器备份控制原理图；
图2接触器“+”端输入信号接口原理图；
图3接触器“—”端输出接口原理图；
图4接触器辅助触点采集接口原理图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
航空配电***中，有一些关键交流接触器电源***状态转换及是否会发生交流电源并联起着至关重要的作用，如果采用单控制器进行控制，故障发生率较高，不能完成正常的电源***状态转换，甚至会发生电源***并联的重大故障，不能满足配电***的安全性、可靠性要求，故采用双控制器进行备份控制，保证在单个控制器故障情况下也不影响关键接触器的有效控制，提高整个配电***的安全性、可靠性。
本发明基于某民用飞机的交流电源***构型，***包括两台控制器，分别实现对左、右供电通道的监控与保护功能，两台控制器硬件及接口完全一样，软件兼容左、右通道的控制功能，通过4个ID引脚识别位于左供电通道还是右供电通道，进而执行控制器1或控制器2的功能。
***中一共有6个接触器，为了实现对这几个接触器的可靠控制，使用这两台控制器对其进行控制，分别管控配电***中左通道和右通道的接触器，但对于很重要的两个交流连接接触器，两个控制器具有同样的软件控制功能和硬件驱动电路，不同的是控制器1为主控制器，控制器2为辅助控制器，辅助控制器软件中有禁止模块，进行备份控制。
图1是对两个交流连接接触器：接触器1和接触器2的备份控制原理图，其中控制器1作为主控制单元，正常情况下由控制器1控制这两个接触器的闭合、关断，控制器2作为备份控制单元，在控制器1故障情况下控制这两个接触器的动作，保证主控制器的故障不会对电源***有任何影响。
控制器1和控制器2中具有相同的接触器硬件驱动电路，并通过2个二极管并联在一起。
控制器1和控制器2要实现接触器的备份控制，需要采集相同的外部电压、电流及接触器状态信号，并通过设定的供电逻辑以及故障保护算法，输出相应的接触器控制命令。正常情况下，控制器1输出的接触器1和接触器2的控制命令有效，输出给接触器执行相应的动作，而控制器2的控制命令经过禁止模块被禁掉，不允许输出给接触器。但是，在控制器1故障情况下，控制器1给控制器2的心跳信号消失，控制器2的禁止模块失效，对这两个接触器的控制命令有效输出，保证***正常运行。
心跳信号是控制器正常工作的一个高有效电平信号，两个控制器之间互发该信号，目的是让彼此知道各自的工作状态。当一个控制器故障时，心跳信号变低，另一个控制器通过采集状态知道该控制器故障。控制器的故障情况有三种，处理器程序跑飞，看门狗失效或输出控制逻辑错误等。对关键接触器备份控制的设计使得一个控制器在故障情况下，另一个控制器接管对这两个关键接触器的有效控制，保证配电***的正常状态转换及防交流电源并联故障发生。
为了实现两台控制器的互换性，保证硬件接口完全一样，对接触器的备份控制相关的3类输入输出信号接口设计如下：
控制器需采集***中发电机控制设备发出的接触器“+”端信号作为控制条件，采用同一个第一管脚进行输入，如图2所示。由于发电机控制设备输出接口只有一个，为了给两台控制器提供，在控制器1的接口上进行了分叉设计，把控制器1的第二管脚短接到控制器1的第一管脚上，并从控制器1的第二管脚上输出给控制器2的第一管脚，而控制器2的第二管脚悬空，无任何输入。
接触器“-”端控制指令由控制器输出，连接到接触器线圈的“-”端，两个控制器都从第三管脚输出，并联在一起连接到接触器线圈上，但输出端口必须使用二极管进行短路保护，如图3所示。
控制器对接触器辅助触点的采集如图4所示，两台汇流条功率控制器的采集接口都为第四管脚，但为了保证采集信息的准确性，使用接触器的两组辅助触点分别输入给两台控制器，如果其中一组辅助触点故障导致其中的一台控制器输出指令错误，当另一台控制器接管时可以正确输出控制指令，防止了辅助触点引起的共模故障发生。
试验证明，采用本发明，在主控制器故障时，备份控制器可以正确地输出对关键交流连接接触器的控制命令，保证配电***正常运行，降低了交流电源并联故障的发生率，提高了***安全性。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (7)
1.一种实现航空接触器备份控制的方法，采用两台控制器分别实现对航空交流电源***左、右供电通道的监控与保护功能，其特征在于：对于航空交流电源***中的两个交流连接接触器，两台控制器采用备份控制模式，两个控制器具有同样的软件控制功能和硬件驱动电路，采集相同的外部电压、电流及接触器状态信号，并通过设定的供电逻辑以及故障保护算法，输出相应的接触器控制命令；第一控制器为主控制器，第二控制器为辅助控制器，正常情况下由第一控制器控制两个交流连接接触器的闭合、关断，第二控制器作为备份控制单元，在第一控制器故障情况下控制两个交流连接接触器的动作。
2.根据权利要求1所述一种实现航空接触器备份控制的方法，其特征在于：第二控制器的软件中还增加有禁止模块，实现备份控制；正常情况下，第一控制器输出的两个交流连接接触器的控制命令有效，输出给接触器执行相应的动作，而第二控制器的控制命令经过禁止模块被禁掉，不允许输出给接触器；在第一控制器故障情况下，第一控制器给第二控制器的心跳信号消失，第二控制器的禁止模块失效，对两个交流连接接触器的控制命令有效输出，保证***正常运行。
3.根据权利要求2所述一种实现航空接触器备份控制的方法，其特征在于：所述心跳信号是控制器正常工作时产生的高电平有效信号，两个控制器之间互发心跳信号，使彼此知道各自的工作状态；当一个控制器故障时，心跳信号变低，另一个控制器通过采集状态知道该控制器故障。
4.根据权利要求1所述一种实现航空接触器备份控制的方法，其特征在于：两个控制器均采集航空交流电源***中发电机控制设备发出的接触器“+”端信号作为控制条件，两个控制器采用同一个第一管脚进行接触器“+”端信号输入，其中对第一控制器的接口进行分叉设计，把第一控制器的第二管脚短接到第一控制器的第一管脚上，并从第一控制器的第二管脚上输出给第二控制器的第一管脚，而第二控制器的第二管脚悬空，无任何输入。
5.根据权利要求1所述一种实现航空接触器备份控制的方法，其特征在于：接触器“-”端控制指令由控制器输出，连接到接触器线圈的“-”端，两个控制器都从第三管脚输出“-”端控制指令，并联在一起连接到接触器线圈上，且两个控制器的输出端口均使用二极管进行短路保护。
6.根据权利要求1所述一种实现航空接触器备份控制的方法，其特征在于：两个控制器均通过第四管脚对接触器辅助触点输出信号进行采集，其中使用接触器的两组辅助触点分别输入给两台控制器，如果其中一组辅助触点故障导致其中的一台控制器输出指令错误，则另一台控制器接管时能够正确输出控制指令，防止了辅助触点引起的共模故障发生。
7.根据权利要求1所述一种实现航空接触器备份控制的方法，其特征在于：两台控制器硬件及接口完全一样，软件兼容左、右通道的控制功能，通过4个ID引脚识别位于航空交流电源***左供电通道还是右供电通道，进而执行第一控制器或第二控制器的功能。
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