飞机电力测试从组件到完整微电网的功率分析扩展

为什么要进行飞机电力分析？

飞机电力分析比以往任何时候都更加重要：

• 已经 复杂度高在传统飞机上，从发动机驱动的发电机、辅助动力装置（APU）、电源转换器、电控柜、直流网络、一级和二级飞行控制系统（副翼、升降舵、方向舵、襟翼和扰流板）到乘客舒适系统。

• 许多 电气保护和安全系统如应急电源、断路器和除冰系统。

• 向电动推杆过渡为各种操作（如飞行控制、起落架、折叠翼尖等）减轻重量、提高效率并增强可维护性。

• 电动滑行 降低成本，减少二氧化碳排放量，减少地面噪音。

• 混合动力电动汽车和 涡轮电力推进在上升。

• 液氢（LH2） 水箱和 燃料电池（FC） 作为动力源。

• 纯净 电动飞机（EA）- 先进空中机动性（AAM）、垂直起降（eVTOL）、城市空中机动性（UAM）或空中出租车（AT），采用全电力推进、大量电动马达和高性能牵引电池。

• 电力系统 >800 伏直流和 400 伏/400 赫兹交流微电网，减轻重量。

• 电动无人机系统的崛起 (UAS)和 无人机（eVTOLs）.

Dewesoft 可为飞机行业提供先进、精确的动态和静态电力分析，深受全球领先企业的信赖。我们的解决方案可用于测试单个组件、复杂的电力推进、完整的电力设置（全铜），包括飞机的微电网电能质量。这些测试可确保可靠性、性能、效率、安全性、弹性和符合标准--这对成功获得型号认证至关重要。

飞机配电和质量

经典的飞机电力设置和微电网由发电、电力转换（AC/DC、DC/DC、DC/AC）、配电和设备（执行器、电子设备、航空电子设备）以及电力推进组成。

电力网络通常建立在

• 直流额定电压28 V（标准）、270 V 或高达 800 V（电动汽车）。

• 交流额定电压电压为 115 伏、230 伏或 400 伏（线路至中性线），标称频率为 400 或 800 赫兹，甚至是变频交流电 (VFAC)：360-800 赫兹。

所有状态都需要验证

• 正常运行、异常运行、紧急情况、启动、转移、断电。

• 面临的挑战是异常、瞬态和故障情况。需要关注浪涌电流、电压骤降/骤降、中断、开关瞬态、异常频率/电压。

• 谐波分析、总谐波失真、谐波阶次（最多 100 阶，5 MHz）、频谱范围。

符合标准分析交流电

• 交流电压有效值，每个半周期的相位至中性点值。

• 稳态交流电压。

• 电压不平衡、电压调制幅度、电压相位差。

符合分析直流电的标准

• 稳态直流电压和电流。

• 直流电压失真系数和纹波振幅。

• 直流电流失真系数和调制幅度。

飞机电力推进测试

Dewesoft 是进行全电力推进测试，特别是电机和电池测试的正确选择。我们的高精度、一体化数据采集解决方案可提供精确的效率、功率和动态性能测量，并提供隔离的多物理场输入。这是为研发实验室和飞行测试量身定制的完美解决方案，可确保工程师以绝对的信心更快地深入了解情况。

电力推进系统

全电气化推进系统有多种配置，但基本上由以下部分组成：

• 储能系统（此处为电池、燃料电池+电池）

• PDU（配电装置）

• PCU （推进控制装置/变频器/电力电子装置/电机控制装置）

• 带螺旋桨的电机/发动机（例如开放式转子型）

用户需要一种可扩展的测量和测试解决方案来进行以下电力分析 3 相或 6 相大功率交流电机可由高达 100kHz 的各种脉宽调制 (PWM) 频率信号（包括矢量控制参数）驱动。

永磁同步电机 (PMSM)由于其高效率（约 95-98%）和功率密度，PMSM 是电动飞机的主要选择。大多数飞机 PMSM 采用三相设计（大功率应用的标准），因为它简单、成熟。它易于理解，与标准逆变器兼容。

一些先进的系统或容错系统使用 6 相来实现冗余和容错，例如 美国宇航局 X-57 麦克斯韦分布式推进系统中每个 PMSM 的功率为 60 千瓦。

PMSM 的典型数据表：

• 功率输出：200 千瓦 ... 2 兆瓦，650 千瓦（持续功率）

• 电压：300 V ... 800 V DC

• 效率：95-98

• 功率密度：5-10 千瓦/千克（Magni650 约为 8 千瓦/千克）

• 冷却：液体冷却（小型无人机采用空气冷却）

• 极数： 8-16 极（极数多，设计紧凑）

• 相位配置：3 相（6 相冗余）

• 扭矩密度：15-25 牛米/公斤，~20 牛米/公斤

• 最大转速：2,000-3,500 RPM（通常为齿轮传动） | 2,500 RPM

用于飞机电力测试的 Dewesoft DAQ 硬件

Dewesoft 电量分析仪和数据采集系统的主要优势：

• 可扩展至数百个通道，测试全尺寸电气装置。

• 高精度电压和电流测量，信号失真小，相位精度高，采用电气安全隔离设计（ISO 61010），低温漂 → 可追溯结果，测量不确定度命名（PTB，NIST）。

• 直接电压输入范围为 mV 至 2000 V。

• 完整的测量链，包括自有的高精度电流传感器 (CT)，涵盖直流到高频电流 + 传感器供应，或（第三方 CT、夹钳、罗戈夫斯基、分流器）。

• 基于频率的高质量功率分析（0.03%），可从单个电机扩展到微电网中的所有元件（P、Q、S、PF、cos phi、畸变、谐波畸变、各相谐波无功功率和总功率）。

• 高速 15 MS/s/信道和 5 MHz 带宽，涵盖精确功率计算、宽范围谐波分析（64 次）和瞬态采集（脉冲闪烁、极端开关、故障瞬态或短路）。

• 支持多物理量输入，包括直流电源、转速、扭矩、温度（定子、转子）、振动、噪声/声学、流量、力、应变、位移、压力 - 支持 TEDS。

• 用于高速扭矩和转速感应的超级计数器。

• 多种时间同步选项：以太网 PTPv2（IEEE1588:2008）、GNSS、IRIG、光纤以太网链接。

• 开放且易于集成到您选择的系统集成商中：EtherCAT、以太网/openDAQ、CAN FD、OPC UA、MQTT 等。

• 坚固耐用的便携式飞行测试仪器（FTI）。

德维软件 SIRIUS和 SIRIUS XHS 功率分析仪是可靠的 DAQ 解决方案，涵盖现代多物理场测试方法，提供电力、效率、热完整性、振动、声学、结构耐久性、软件功能和安全性，从而减少测试时间和成本。

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