【技术文章】RTCA/DO-160G:2020单相交流电源输入测试要求的验证目的与要求解析

一、分类标记说明

单相交流设备根据工作频率的不同可以分为以下三类：

· A(CF)类：预期使用在飞机恒频（400Hz）交流主电源系统中的交流用电设备；

· A(NF)类：预期使用在飞机窄变频（360Hz-650Hz）交流主电源系统中的交流用电设备；

· A(WF)类：预期使用在飞机宽变频（360Hz-800Hz）交流主电源系统中的交流用电设备。

除频率外，还包括：

1) 交流谐波（畸变）试验，附加字母H

该试验仅适用于单台功率≥35VA，或由多台同类设备组成，总功率≥150VA的整套装置。

2) 交流电流调制试验，附加字母L

该试验适用于产生的电流脉动（或电流调制）可控的设备，符合要求标记为L，不符合标记为Z。

3) 交流功率因数试验，附加字母P

该试验适用于功率因数可控的设备，符合要求标记为P，不符合标记为Z。

4) 交流冲击电流试验，附加字母I

该试验适用于对冲击电流有要求的设备。

二、试验容差要求

进行电源输入测试的电源容差要求如下：

1. 当额定电压≥100V时，电压容差为±1%；

2. 当额定电压＜100V，电压容差为±2%；

3. 试验持续期间的容差为规定值的±10%；

4. 瞬变前后沿10%-90%上升和下降时间都应小于1.5ms；

5. 频率容差应为规定值的±1%。

三、关于某些项目的说明

1.正常工作条件-电压调制（交流）

电压调制是指在供电系统稳态工作期间由电压调节和速度变化引起的交流峰值电压均值周期性、随机性的或两者皆有的变化。电压调制包络的最低电压和最高电压间的最大峰谷差为5V，参见图1。图2则为峰值电压呈周期性变化的示波器时域波形。试验频率、峰谷调制度及重复率周期见图3曲线，要求施加频点为每十倍频程至少4个频点，再加上曲线的转折频率，具体施加的频点见表1，供电条件见表2。

图1 电压调制峰-谷示例

图2 周期性电压调制波形示例

图3 试验电平曲线

表1  电压调制驻留频点列表

表2  三种供电类别设备试验时的供电条件

2.正常工作条件-频率调制（交流）

频率调制是指在供电系统稳态工作期间，由发电机耦合或传动装置速度变化引起的瞬态频率平均值周期性、随机性的或两者皆有的变化。典型的调制波形如图4所示。试验时供电条件如表2所示，施加的频偏及重复率见表3，每个频点的驻留时间是5个重复率周期或30s取大者。

图4 频率调制图形

表3  试验条件（单位：Hz）

3.正常工作条件-电压畸变（交流）

非线性交流负载可导致交流电压畸变。考核该项目应以电压总谐波畸变电平（THD）为等级电平，试验时供电条件如表2所示，频率不变，电压为100V。对A(CF)类和A(NF)类设备，THD应为8%；对A(WF)类设备，THD则为10%。试验持续时间为30min。

尽管DO-160标准给出了总谐波畸变电平，但却未给出各次谐波相对于基波的占比，给实际执行带来一定程度的困扰。表4则是GJB 181标准中对于该项目的要求，THD为5%，同时给出了主要奇次谐波的占比，操作性强。此处建议总体单位能够提前了解发电机组输出的电源品质情况，然后给出谐波分量的推荐值。

表4  GJB 181标准中电压畸变的试验条件

4.冲击电流

冲击电流是指电路中瞬时地流过较高的电流，主要与电路中电感和电容的储能有关。设备的供电条件如表5所示，要求工作在最大稳态负载电流条件下。冲击电流的限值为：3ms内，最大稳态负载电流的9倍；3ms-500ms内，最大稳态负载电流的4倍；500ms-2s，最大稳态负载电流的2倍，此后为额定值。其中最大稳态负载电流是额定电流有效值的1.41倍。图5则是冲击电流的试验布置图，其中可调电阻的作用是减少电源源内阻相对于不同EUT的差异，提高不同实验室之间测试结果的一致性。其中电阻设置值为电源输出为AC115V条件时，电源与EUT之间的电压降为4V。

表5  三种供电类别设备试验时的供电条件

图5  冲击电流试验布置图

该试验分为两种施加条件，一种是直接启动EUT的电源开关；另一种则是在200ms内将供电电压降到5%以下，然后再恢复至初始供电条件。

四、系统解决方案

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· 宽量程频率范围DC-200kHz；

· 支持频率/幅度调制，谐波输出；

· 内置任意波形发生器，可自行编辑波形，模拟复杂输出；

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图7  机载电源特性测试系统典型测试波形