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1、硕士学位论文基于FPGA的航空固态功率控制器研究研究生姓名：高凯导师姓名：刘建英副教授2016年5月3日分类号：U491密级：公开UDC：629学号：1302024中国民航大学硕士学位论文基于FPGA的航空固态功率控制器研究研究生姓名：高凯导师姓名：刘建英副教授申请学位类别：工学硕士学科专业名称：控制科学与工程所在院系：电子信息与自动化学院论文答辩日期：2016年5月2日2016年5月3日StudyonsolidstatepowercontrollerofaviationbasedonFPGAADissertationSubmittedtoCi
2、vilAviationUniversityofChinaFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYGAOKaiSupervisedbyadjunctProf.LIUJian-yingCollegeofElectronicInformationandAutomationCivilAviationUniversityofChinaMay2016摘要随着现代航空技术的不断发展，飞机上的用电设备大大增加，传统配电已经不能满足飞机发展的需要，固态配电方式因为重量小，自动化程度高，能够大大减轻飞行员的工作量，弥补
3、了传统配电方式的不足。在固态配电中，保护电气设备的一个关键器件就是固态功率控制器（SSPC）。SSPC是一种利用MOS管来代替断路器以及继电器为一体的固态元件，具备无电弧、无触点、无噪声、电磁干扰小、响应快、可靠性高、寿命长以及便于计算机远程控制等特点，还能够提供实时的状态监控。研究以现代飞机的要求为前提，以SSPC的原理、反时限算法等关键技术的应用为基础，设计了一种基于FPGA的SSPC。首先研究了固态配电方式以及SSPC的结构，给出了SSPC的总体结构框图。根据SSPC的总体结构对其各软、硬件模块分别进行了设计，充分利用FPGA庞大的内部资
4、源来实现系统的核心逻辑处理，减少了外围硬件的使用，减小了SSPC的体积。其次为了对负载提供可靠的保护，提高维护时的工作效率，论文深入研究了SSPC的三级降栅压、负载在线检测以及反时限保护技术，并将这三大技术成功应用到SSPC中。其后又对上位机和SSPC的通信进行了详细的研究。论文的最后，对MOS管的通断、系统通信以及反时限进行了实验测试，结果表明，设计的SSPC能够完成各项要求。关键词：固态功率控制器；降栅压技术；负载在线检测；反时限保护；通信IAbstractWiththedevelopmentofaviationtechnology,the
5、avionicshasgreatlyincreased,traditionaldistributionsystemcan’tmeettheneedsofthedevelopmentoftheaircraft,becausethesolidstatepowerdistributionsystemhastheadvantagesofsmallweightandhighdegreeofautomation,thepilot'sworkloadhasbeenreducedandthedeficiencyofthetraditionaldistribut
6、ionsystemhasbeenmadeup.Insolidstatepowerdistributionsystem,solidstatepowercontroller(SSPC)isthekeycomponentfortheprotectionofelectricalequipment.SSPCisasolidstatedevicewhichusestheMOSFETtoreplacethecircuitbreakerandrelay,SSPChasthecharacteristicsofnoarc,nocontact,nonoise,low
7、EMI,fastresponse,highreliability,longservicelife,easytobecontrolledbyremoteandcanprovidereal-timestatusmonitoring.Thestudytakestherequestofthemodernaircraftasthepremise,principleofSSPCandtheapplicationofthekeytechnologyoftheinversetimeover-currentprotectionalgorithmetcasthef
8、oundation,aSSPCbasedonFPGAhadbeendesigned.Firstly,thesolidstatepowerdistrib
