ICS 49.060 V 40
HB 8440-2014
民用飞机供电特性数字式测试设备要求
Requirements for digital equipment for measurements of civil aircraft
electrical power characteristics
(ISO 12384:2010，Aerospace-Requirements for digital equipment for measurements of aircraft electrical power characteristics，MOD)
2014-05-19 发布 2014-10-01 实施
中华人民共和国工业和信息化部发布
前言
本标准编制所依据的编写规则是 GB/T 1.1-2009《标准化工作导则第 1 部分：标准的结构和编写》。
本标准修改采用 ISO 12384：2010《航空航天-飞机供电特性数字式测试设备要求》(Aerospace - requirements for digital equipment for measurements of aircraft electrical power characteristics)，主要技术差异性修改如下：
a) 关于规范性引用文件，本标准做了具有技术性差异的调整，以适应我国的技术条件，调整情况集中反映在第 2 章“规范性引用文件”中，具体调整如下：
1) ISO 1540 改为 HB 7745;
2) ISO 7137 改为 HB 6167。
b) 第 3 章中增加了交流电流、稳态交流电流和稳态直流电流的定义。
c) 根据国内测试设备的研制和使用情况，明确和提高下列参数的采样频率：
1) 瞬变特性的采样频率的最低频率从 100kHz 提高到 200kHz;
2) 稳态直流电压采样频率的最低频率从 20kHz 提高到 72kHz;
3) 直流电压脉动采样频率的最低频率从 20kHz 提高到 200kHz;
4) 直流电压瞬变采样频率的最低频率从 80kHz 提高到 200kHz;
5) 明确稳态频率的采样频率不低于 72kHz;
6) 明确畸变系数和畸变频谱的采样频率不低于 500kHz;
7) 明确电压尖峰的采样频率不低于 20MHz。
d) 6.1.2 中增加了测试设备适用的试验条件等方面的要求。
e) 增加了“6.3 安全性”方面的要求，后续章条号顺延。
本标准由中国航空综合技术研究所归口。
本标准起草单位：西北工业大学、中国航空综合技术研究所。
本标准主要起草人：张晓斌、孙良、雷涛、郑先成、吴小华、王宏霞。
民用飞机供电特性数字式测试设备要求
1 范围
本标准规定了对民用飞机供电特性参数数字式测试设备的一般要求，以及供电特性各参数具体测试要求和方法。
本标准适用于民用飞机供电特性的数字式测试设备。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
HB 7745 民用飞机电气系统特性要求
HB 6167 民用飞机机载设备的环境条件和试验方法
3 术语和定义
HB 7745 界定的及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
采样频率 sampling frequency
采样间隔时间的倒数。
3.2
采集时间 sampling time
总的采样间隔时间。
3.3
交流电流 AC current
相线中电流的方均根值。
3.4
稳态交流电流 steady state AC current
在 1s 内最大整数个电流周波所对应时间交流电流的时间平均值。
3.5
稳态直流电流 steady state DC current
在 1s 内直流电流的时间平均值。
4 符号
本标准使用的符号及含义见表 1。
表 1 符号及含义
表 1 符号及含义(续)
5 飞机供电特性测试要求
5.1 总则
5.1.1 测试准则
对飞机供电特性的测试应以 HB 7745 所规定的定义为准，并分别按照本章对各项特性测试的具体要求进行。
5.1.2 测试时应选取的状态
5.1.2.1 稳态特性的测试
稳态特性的测试应在系统确定的稳态工作状态下进行。例如：空载状态、某一负载(含过载)状态等。
5.1.2.2 瞬变特性的测试
瞬变特性的测试应在确定的某一种瞬变状态进行，如：突加某一负载、突卸某一负载、从某一负载突然改变为另一负载、汇流条或供电电源转换等，应测出瞬变的完整过程。
5.1.3 测试结果的允许误差
5.1.3.1 稳态特性
稳态特性测试误差应符合以下要求：
a) 电压
1) 稳态交流电压和稳态直流电压：在需测试的范围内各被测量示值绝对误差应在额定稳态电压值的±0.5%范围内;
2) 交流电压直流分量：绝对误差在±0.01V 范围内。
b) 电流
1) 稳态交流电流：在需测试的范围内各被测量示值绝对误差应在额定稳态交流电流的±1%范围内;
2) 稳态直流电流：在需测试的范围内各被测量示值绝对误差应在额定稳态直流电流的±0.8%范围内。
c) 频率
交流系统：在需测试的范围内，各被测量示值的绝对误差应在额定频率的±0.1%范围内。
d) 相位
在电压相位差为 110˚~130˚范围内测量的绝对误差应在±0.2˚范围内。
e) 畸变频谱幅值
绝对误差应在极限值±5%范围内。
5.1.3.2 瞬态特性
瞬态特性测试误差应符合以下要求：
a) 电压
1) 交流电压：在需测试的范围内各被测量示值绝对误差应在规定的瞬变交流电压最大极限的±1.0%范围内;
2) 直流电压：在需测试的范围内各被测量示值绝对误差应在瞬变直流电压最大极限的±1.0%范围内;
3) 交流电压直流分量：绝对误差在规定的最大瞬时直流分量电压±10%范围内。
b) 电流
1) 交流电流：在需测试的范围内各被测量示值绝对误差应在规定的瞬变交流电流最大极限的±2%范围内;
2) 直流电流：在需测试的范围内各被测量示值绝对误差应在规定的瞬变直流电流最大极限的±2%范围内。
c) 频率
在需测试的范围内各被测量示值绝对误差应在规定的最大极限频率的±0.2%范围内。
5.2 恒频交流系统
5.2.1 稳态特性
5.2.1.1 稳态交流电压
稳态交流电压的测试应按以下要求进行：
a) 对每一相电压的采样频率应不低于 72kHz;
b) 对三相电压同时采样;
c) 采集时间取在 1s 内最大整数个电压周波所对应的时间 Tw。
按式(1)分别计算出各相稳态交流电压。
U………………………………………………………(1)
式中：
U ——稳态交流电压，单位为伏(V);
Tw ——规定的采集时间，单位为秒(s);
n ——总采样次数;
j ——采样序列，j=1，2，3，… , n;
uj ——采样点的电压瞬时值，单位为伏(V);
Δt ——采样间隔时间，单位为秒(s)。
5.2.1.2 电压不平衡
电压不平衡的测试应按以下要求进行：
a) 按照 5.2.1.1 要求计算出三相稳态交流电压值 UA，UB，UC。
b) 将三相稳态交流电压 UA，UB，UC 代入式(2)计算三相电压不平衡：
Uε =max [|UA-UB |, |UB-UC |, |UC-UA |]…………………………………(2)
式中：
Uε ——三相电压不平衡，单位为伏(V)。
5.2.1.3 电压调制幅度及频率分量
以每相不低于 72kHz 的采样频率对三相交流电压波形同时进行采样。采集时间大于并最接近 1s 期间最大整数个电压周波所对应的时间。计算出在所规定的采集时间内各相电压每一全波的正向峰值，分别以 UPAj，UPBj，UPCj ( j=1，2，3…n)表示;并分别求出其中各相峰值的极大值与极小值：
UPAj，max，UPAj，min ;UPBj，max，UPBj，min ;UPCj，max，UPCj，min。
分别代入式(3)，计算电压调制幅度：
Um =max [UPAj，max-UPAj，min,UPBj，max-UPBj，min, UPCj，max-UPCj，min]…………(3)
式中：
Um ——电压调制幅度，单位为伏(V)。
对电压调制幅度 Um 进行傅立叶变换，得到其频率特性。
5.2.1.4 电压相位差
对三相交流电压同时采样，采集时间各相均取在 1s 内最大整数个电压周波所对应的时间，各相间采集起止时刻的时间差不超过一个电压周波所对应的时间，求出各相电压基波正向过零点，根据两相电压基波正向过零点之间的时间间隔;按式(4)计算两相电压基波之间的电角度之差，即为电压相位差。
˚……………………………………………………………(4)
式中：
θ ——电压相位差(两相电压基波之间的电角度之差)，单位为电角度(˚);
tθ ——两相电压基波相邻正向过零点之间的时间间隔，单位为秒(s);
Tθ ——基准相电压基波波形相邻正向过零点之间的时间间隔(周期)，单位为秒(s)。
应测出三相电压中每两对相电压的基波相位差。
5.2.1.5 交流电压畸变系数
以不低于 500kHz 的采样频率对被测交流电压畸变波形进行采样，采集时间为在 1s 内最大整数个交流电压周波所对应的时间，按式(1)计算电压 U 和 Uf;再按式(5)计算交流电压畸变系数。
式中：
dJ ——交流电压畸变系数;
U ——交流电压方均根值，单位为伏(V);
Uf ——交流电压基波方均根值，单位为伏(V)。
5.2.1.6 总谐波含量(电流或电压)
以不低于 200kHz 的采样频率对交流电压或电流波形进行采样，采集时间采集时间取在 1s 内最大整数个交流电压周波所对应的时间(即测试稳态交流电压所对应的时间 Tw);计算基波分量和各次谐波电压或电流方均根值，按照(6)式计算得到总谐波含量。
DTH
式中：
DTH ——总谐波含量;
Uf ——交流电压或电流基波方均根值;
Un ——交流电压或电流第 n 次谐波均方根值。
5.2.1.7 交流电压畸变频谱
以不低于 500kHz 的采样频率对被测交流电压畸变波形进行采样，采集时间取在 1s 内最大整数个交流电压周波所对应的时间(即测试稳态交流电压所对应的时间 Tw);计算出每一频率分量的幅度即为交流电压畸变频谱。
5.2.1.8 波峰系数
以每相不低于 72kHz 的采样频率对三相交流电压进行同时采样，采集时间取不小于 1s 期间最小整数个交流电压周波所对应的时间，将所采集数据按式(1)计算出每个全波电压方均根值 Uhj (j=1，2，3，… n)，得到每个全波的峰值 UPj，按式(8)计算各波峰系数 FC;再从所得一系列 FC 中求出极大值和极小值。
FC = Upj =………………………………………………………(7)
Uj
式中：
FC ——波峰系数;
UPj ——第j 个全波电压峰值，单位为伏(V);
Uj ——对应第j 个全波电压的方均根值，单位为伏(V)。
5.2.1.9 交流电压直流分量
以不低于 72kHz 的采样频率对相电压波形或滤除了部分交流成分后的相电压波形进行采样，采集时间取在 1s 内最大整数个电压周波所对应的时间;再按式(8)分别计算三相交流电压直流分量：
UAdc (8)
式中：
UAdc ——交流电压直流分量，单位为伏(V);
uj ——采样点的电压瞬时值，单位为伏(V);
j ——采样序列，j=1，2，3，…n;
n ——规定的采集时间所对应的总采样次数。
5.2.1.10 稳态频率
以不低于 72kHz 的采样频率对单相交流电压采样，采集时间取在 1s 内最大整数个电压周波所对应的时间 TW,按式(9)计算出稳态频率。
J = N…………………………………………………………………(9)
TW
式中：
J ——稳态频率，单位为赫兹(Hz);
N ——对应 TW 时间所采集电压周波个数。
5.2.1.11 频率调制幅度及其频率特性
以不低于 72kHz 的采样频率对相电压进行采样，采集时间取在 1min 内最大整数个电压周波所对
应的时间，将交流电压每个周波的周期取倒数得出相应的频率Jj ( j=1…N)，求出 1min 内频率的最大值Jmax、最小值Jmin，按式(10)计算频率调制幅度。
Jm=Jmax-Jmin……………………………………………………………(10)
式中：
Jm ——频率调制幅度，单位为赫兹(Hz)。
对Jj 序列进行傅立叶变换，得到其频率特性。
5.2.2 瞬变特性
5.2.2.1 交流电压瞬变
以不低于 200kHz 的采样频率对所测试正常交流电压瞬变波形进行采样，采集时间不少于 0.25s，按式(1)求出每周波电压的方均根值，绘制正常交流电压瞬变曲线。
以不低于 200kHz 的采样频率对所测试过压、欠压交流电压瞬变波形进行采样，采集时间不少于 10s，采集后按式(1)求出每周波电压的方均根值，绘制过压、欠压交流电压瞬变曲线。
5.2.2.2 交流直流分量瞬变
以不低于 200kHz 的采样频率对所测试交流电压瞬变波形进行采样，采集时间不少于 10s，按式(8)计算出每一周波的平均值，绘制非正常直流分量瞬变。
5.2.2.3 频率瞬变
以不低于 200kHz 的采样频率对所测试正常交流频率瞬变波形或过频、欠频交流频率瞬变波形进行采样，采集时间不少于 10s，求出每个周波的频率值，绘制正常交流频率瞬变曲线或过频、欠频交流频率瞬变曲线。
5.3 变频交流系统
变频交流系统特性参数的测试按照 5.2 的要求进行，但采样频率按变频系统频率的高限与恒频系统额定频率(400Hz)之比相应提高。
5.4 直流系统(28V 或 42V 系统)
5.4.1 稳态特性
5.4.1.1 稳态直流电压
以不低于 72kHz 的采样频率对直流电压瞬时值进行采样，采集时间趋近或等于 1s，按式(11)计算稳态直流电压。
Udc udcj……………………………………………………………(11)
式中：
Udc ——稳态直流电压，单位为伏(V);
udcj ——直流电压采样点电压瞬时值，单位为伏(V);
j ——采样序列，j=1，2，3，… , n;
n ——趋近或等于 1s 期间的总采样次数。
5.4.1.2 直流畸变系数
以不低于 500kHz 的采样频率对直流电压的畸变波形进行采样，采集时间趋近或等于 1s，并按式(12)计算出直流电压畸变：
UDdc………………………………………………………(12)
式中：
UDdc ——直流电压畸变，单位为伏(V);
T ——采集时间(趋近或等于 1s)，单位为秒(s);
uDj ——直流电压畸变波形采样点瞬时值，单位为伏(V);
j ——采样序列，j=1，2，3，… , n;
n ——总采样次数;
Δt ——每次采样所对应的时间，单位为秒(s)。
将按式(12)所得的直流电压畸变与稳态直流电压代入式(13)中即可求出直流电压畸变系数。
Fddc…………………………………………………(13)
式中：
Fddc ——直流电压畸变系数;
UDdc ——直流电压畸变，由式(12)得出，单位为伏(V);
Udc ——稳态直流电压，单位为伏(V)。
5.4.1.3 直流电压畸变频谱
按 5.4.1.2 所规定的采样频率采集直流电压中的交流电压分量，采集时间趋近或等于 1s;将所采集的数据用傅里叶变换计算出每一频率分量的幅度，即为直流电压的畸变频谱。
5.4.1.4 直流电压脉动幅度
以不低于 200kHz 的采样频率采样，采集直流电压的瞬时值(注意剔除电压尖峰及滤除外界非正常干扰)，采集时间趋近或等于 1s，从所采集的瞬时电压中求出其中的最大值 udmax 和最小值 udmin。按式(14)求出直流电压脉动幅度：
Urm =udmax -udmin………………………………………………………(14)
式中：
Urm ——直流电压脉动幅度，单位为伏(V)。
5.4.2 直流电压瞬变
以不低于 200kHz 的采样频率采样，采集时间不少于 0.25s，测出直流电压瞬变，绘出正常直流电压瞬变曲线。
以不低于 200kHz 的采样频率采样，采集时间不少于 10s，测出瞬变直流电压，绘出过压、欠压直流电压瞬变曲线。
5.5 电流参数的测试
恒频交流系统和直流系统中电流参数的测试方法和数据处理原则可分别采用两种系统中相应电压参数的测试方法和数据处理原则。采样频率在稳态时应不低于 20kHz;但对瞬态电流的测试及电流波形畸变较严重时的测试应适当提高采样频率。
变频交流系统中电流参数的测试方法和处理原则可参照恒频交流系统中电流参数的测试方法和数据处理原则;但采样频率也应按 5.3 的规定相应提高。
5.6 转换工作特性
在汇流条或电源转换时，测量电压和频率处在零和正常工作极限之间变化的时间。采用相应电压和
频率瞬变测试的方法对测量点的波形监测，根据所得到的波形通过计算确定出转换工作时间。
5.7 电压尖峰特性
以不低于 20MHz 的采样频率采样，采集时间不少于 0.01s，测出输入交、直流电源尖峰电压特性，绘出其电压变化曲线。
5.8 功率因数的测试
以不低于 72kHz 的采样频率对电压、电流瞬时波形进行同时采样， 采集时间取在 1s 内最大整数个电压周波所对应的时间。按 5.2.1.2 求出稳态交流电压 U;按 5.5 求出稳态交流电流 I;并按式(15)计算功率因数：
FP ujijΔt……………………………………………………(15)
式中：
Fp ——功率因数;
U ——稳态交流电压(按 5.2.1.2 求出)，单位为伏(V);
I ——稳态交流电流(按 5.5 求出)，单位为安培(A);
Tw ——在 1s 内最大整数个电压周波所对应的时间，单位为秒(s);
j ——采样序列，j=1，2，3，… , n;
uj ——电压瞬时值，单位为伏(V);
ij ——电流瞬时值，单位为安培(A);
Δt ——采样间隔时间，单位为秒(s)。
6 对测试设备的一般要求
6.1 适用性
6.1.1 效能
测试设备应能按照第 5 章的要求对供电特性进行测试，其示值的内涵符合 HB 7745 对特性的定义。
6.1.2 适用条件
测试设备主要用于飞机电气系统实验室试验或模型试验中。
电气系统实验室或模型试验条件及相关要求如下：
a) 该试验应使用与飞机上所用相同的发电设备在实体模型上进行;
b) 设备应模拟配电线路和所接负载的电气特性，其模拟程度要能取得可靠的试验结果;
c) 实验室发电机传动装置，应模拟飞机上实际的原动机对发电机加载(包括由故障引起的加载)的反应。
注：本条与 CCAR-25-R4.1363 a)的要求一致。
测试设备应能在规定的环境条件下(如：室内、室外、车载、机载等)正常进行测试; 环境条件可按HB 6167，在规定范围内变化时，测试设备的附加误差不应使其测试结果误差超出 5.1.3 所规定的允许值。
6.2 性能
6.2.1 准确度
测试设备的准确度应达到 5.1.3 对测试结果所允许误差的要求。
6.2.2 量程
测试设备的量程应满足 HB 7745 所规定特性范围的测试要求。
6.2.3 量值有效位数
测试设备量值的有效位数应与 5.1.3 所规定测试结果所允许的误差相匹配。
6.2.4 分辨力
测试设备应能检测出被测量值为 HB 7745 所规定最大极限之 0.05%倍的变化量。
6.2.5 输入阻抗
测试设备的输入量对被测系统特性所产生影响的量值应不超过测试设备分辨力的规定值。
6.2.6 通频带
测试设备的通频带应按照被测特性的不同要求分别不低于：500kHz(测试交、直流电压畸变系数及交、直流电压畸变频谱时);200kHz(测试交、直流电压瞬变特性及直流电压脉动幅度时);72kHz(测试交、直流电压的其他特性时);20kHz(测试稳态电流时)。
6.3 安全性
6.3.1 绝缘要求
测试设备的电气部分应保持良好的绝缘，不应对操作人员产生不安全的危险。
6.3.2 对操作人员潜在影响的要求
测试设备的工作不应对操作人员的健康产生不良影响(如：光、热、射线等的泄漏应符合有关规定)。
6.3.3 极限工作状态的要求
被测试系统的特性在超出 HB 7745 所规定的保护极限范围及发生故障时，测试设备不应损坏，测试设备的使用不应引起被测试系统产生故障或损坏。
6.4 电磁兼容性
测试设备工作时不应产生影响被测试系统正常工作的电磁干扰;被测试系统所产生的电磁干扰在规定限度内，测试设备应正常工作。
6.5 人机工程
测试设备的操作应简便，人机界面友好，操作人员的误操作不应导致被测试系统或测试设备产生故障或损坏。
6.6 测试设备选用规定
6.6.1 选用要求
选用的测试设备应是已通过合格鉴定的设备，并经计量部门计量且在有效期内。
6.6.2 数据处理软件的检测要求
测试设备软件对测试数据的处理应符合 HB 7745 中相关供电特性的定义并达到本标准所规定相关特性的测试要求。
6.6.3 测试有效性的认定
符合本标准要求并经有关方认可的测试设备，应按规定时间、程序进行校验， 经校验合格后，其测试结果方可作为产品研制、生产、检验、交付时对飞机供电特性参数测试的正式依据。
