● 摘要
本文针对现有航空低压直流发电机的励磁控制器存在的励磁电流纹波较大的缺点，研究了一种新型的励磁控制器，同时设计了一套针对该励磁控制器的自动测试系统，为励磁控制器的后期研究和性能测试提供了良好的平台。首先介绍了励磁控制器稳定发电机输出电压的原理，描述了励磁控制器系统的整体结构，然后对系统的各部分设计进行了详细的介绍。主要有比较给定环节的设计、PID环节的设计和线性功率放大部分的设计。其中，线性功率放大环节是本系统设计的关键，是与传统PWM方式功率放大的区别所在，因而重点阐述了这部分，并通过介绍三种不同方法实现线性功率放大。使用MATLAB的Simulink工具和M文件建立了励磁控制系统的频域模型并通过仿真验证了采用该励磁控制器后整个发电机系统的稳态性能和动态性能。 其次为了测试所设计励磁控制器的性能，设计了一套基于GPIB总线的自动测试系统。这套系统的设计主要分两个部分，一部分是软件的设计，包括可编程直流电源的控制软件、数据采集卡软件、数据库存储设计和可编程直流电源自动序列功能的软件设计。另外一部分是硬件设计，设计了可由计算机控制的负载来模拟发电机真实负载。最后论述了测试系统设计中的重要技术：多线程的使用和基于Datasocket远程通讯和控制。最后利用自主开发的测试系统和仪器仪表对所设计的励磁控制器进行测试。主要进行了输出电压稳态实验、发电机剩磁建压模拟实验和散热器性能实验。通过这三个实验证明了系统能够稳定工作，性能优于传统的晶体管式励磁控制器，在剩磁电压很小的情况下也能顺利启动，同时对使用不同散热器得到的功放外壳温升曲线进行对比，选取了适合本系统使用的散热器，使系统能够工作在安全工作区域并且有一定的裕量。