機翼電防冰加熱時序的一種實現方法

姬盼盼 戰京景 胡春枝 姚鑒峰

摘? 要：文章采用在定周期內各個加熱負載交替接通的方法控制加熱，該情況下產生的疊加電流比同時接通所有加熱負載產生的電流小很多。該方法減小了電防冰控制器接通加熱負載對電網的沖擊。

關鍵詞：占空比;電防冰;交替接通

中圖分類號：V244.15 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）17-0103-02

Abstract： In this paper， the heating is controlled by the method of alternately turning on each heating load in a fixed period. In this case， the superposition current generated is much smaller than that produced by turning on all the heating loads at the same time. This method reduces the impact of the electric anti-icing controller on the heating load on the power grid.

Keywords： duty cycle; electric anti-icing; alternating turn-on

引言

飛機在寒冷、潮濕的空氣中飛行，機翼前緣可能有不同程度的結冰。如果飛機部件沒有防/除冰措施，那么這些部件的結冰可導致飛機氣動特性和操穩特性的嚴重惡化，并最終對飛行安全產生嚴重影響[1]。電熱系統一般采用電加熱原件作為熱源，目前在機翼等大組件也開始得以應用。隨著飛機多電系統的發展，機翼電熱系統是一種發展趨勢[2]。

1 機翼電防冰控制器

1.1 機翼電防冰加熱時序

機翼電防冰控制器同時采集8路溫度傳感器信號，經邏輯運算后控制加熱單元AC230V交流電的通斷實現機翼電防除冰功能。從硬件設計上機翼電防冰控制器采用24個加熱通道。

電防冰控制器采用控制占空比的方式，接通、斷開加熱負載，實現溫度控制。控制器根據設定的目標溫度Ttarget與溫度傳感器反饋溫度Treal差值ΔT調整占空比，ΔT越大占空比越高，反之越低。

1.2 加熱占空比算法

按占空比的接通時間，同時接通所有加熱負載，按照占空比的斷開時間，同時斷開所有加熱負載。同時接通加熱負載產生大的電流，會對機上供電網絡產生大的負擔。

在定周期內各個加熱負載交替接通的方法控制加熱，該情況下產生的疊加電流會比同時接通所有加熱負載產生的電流小很多。

使用MATLAB進行仿真，按占空比的接通時間，同時接通24個加熱負載，按照占空比的斷開時間，同時斷開24個加熱負載。同一時刻，所有負載均接通，24個負載同時接通后，電流幅值是單個負載電流值的24倍。同時接通加熱負載產生大的電流，接通和斷開交替處，電流變化大，會對機上供電網絡產生大的負擔。

為減小加熱電流，采用交替加熱的方法實現占空比加熱除冰控制。控制負載按占空比交替接通方法：24個負載加熱，加熱周期T為2s。在不同溫度下，24個加熱負載按照相應占空比交替通電加熱工作。圖1顯示了1個周期T（2s）內，按70%占空比控制24個負載交替加熱時序圖情況，前24條曲線分別為24個負載的加熱時序圖，第25條曲線為24個負載加熱時序電流幅值疊加效果曲線。1個周期T內24個負載交替接通情況下的電流疊加情況比同時接通24個負載產生的電流小很多。大大降低了防冰控制器對電網的沖擊。

依據加熱占空比，軟件程序計算出每個負載區域在周期T內的加熱起始時間和終止時間。在起始時間和終止時間范圍內，控制各個負載加熱信號的接通。

機翼防冰控制器控制負載按占空比依次接通示意圖，如圖2所示，圖中以5個負載為例示意了負載交替依次接通的時序。占空比為0時，5個負載交替接通一個循環，用時間為0;占空比為100%時，5個負載交替接通一個循環，用時為5T。

假設占空比Rate，接通時長ΔT=Rate*T，負載序號為j（j范圍為[0，23]）。

當區間[j*ΔT，（j+1）*ΔT]在區間[i*T，（i+1）*ΔT]時，其中i范圍為[0，23]，第j號負載的接通時間為[j*ΔT%T，（j+1）*ΔT%T]。如圖2中負載0、1、3、4情況所示。

當區間[j*ΔT，（j+1）*ΔT]不在區間[i*T，（j+1）*ΔT]，其中i范圍為[0，23]，j*ΔT≤i*T，并且（j+1）*ΔT>（j+1）*ΔT時，第j號負載的接通時間為[（j+1）*ΔT%T，T]和[0，j*ΔT%T]。如圖2所示負載按占空比依次接通情況。

2 結束語

本文詳細描述了機翼電防冰系統中，為了降低接通電流，防冰控制器采用交替接通24個加熱負載的方法。該交替接通算法，已經應用到了實際產品中。對以后電除冰的控制具有一定的借鑒意義。

參考文獻：

[1]王真，蔣紅娜.飛機防冰系統及其技術發展現狀[J].中國科技信息，2017（13）：56-59.

[2]胡琪，黃安平，孫濤，等.淺析：機翼防/除冰技術研究進展[J].科技導報，2018，7（33）：114-119.

[3]史獻林.機翼防冰自動作動功能的邏輯設計及驗證[J].民用飛機設計與研究，2014（3）：92-95.