应用

航空电源系统是保障机载航电设备稳定运行的重要基础。与常规50/60 Hz工频供电不同，航空机载交流供电系统广泛采用115 V/400 Hz中频交流电，对电压稳定性、频率精度、谐波失真以及瞬态响应等性能提出了严格要求。

以GJB181、MIL-STD-704F等航空供电规范为参考，航空电源测试不仅需要准确测量稳态电压、电流及功率参数，还需深入评估供电品质，并捕获负载切换、上电冲击等复杂工况下的瞬态变化。

面对高频率、多参数、高同步性及复杂工况分析等需求，传统单一功能测试设备往往难以兼顾测量精度与系统扩展能力。

简仪科技依托模块化PXIe测试测量平台，结合高精度同步数据采集技术与电力分析软件，为航空电源研发提供集稳态功率分析、电能质量评估、瞬态事件检测于一体的综合测试解决方案。

挑战

超航空电源系统测试需要解决三大核心技术挑战。
1. 高精度功率测量

400 Hz交流信号对电压、电流同步采集与相位测量提出更高要求。测试系统需要准确计算有功功率、无功功率、视在功率及功率因数，可靠反映电源与负载之间的能量传递关系。
2. 多维度电能质量分析

除基本电压、频率指标外，还需要关注谐波失真、波峰因子、幅值调制、直流分量及频率变化率等参数，全面评估电源输出品质，为航电设备稳定运行提供数据依据。
3. 瞬态扰动快速识别

在设备上电、负载投切及电源切换过程中，短时电压暂升、暂降等事件可能影响航电设备正常工作。测试系统不仅需要识别异常，还应记录事件幅值、持续时间及触发相位，为故障定位与抗扰能力评估提供依据。

解决方案

针对航空400 Hz中频电源的测试需求，简仪科技采用PXIe模块化测量架构，结合Simulated 3 Phase Power Analysis三相电力仿真分析软件，构建覆盖数据采集、功率计算、电能质量评估及瞬态分析的综合测试平台。
1. 高精度同步采集，提供可靠数据基础

方案采用简仪科技PXIe-5321A与PXIe-5323同步数据采集模块，可根据测试精度、采样率和通道规模需求灵活配置。

其中，PXIe-5321A具备18位ADC分辨率、最高1 MS/s/ch采样率及32路模拟输入能力，可为航空中频电源的精密测量提供硬件基础。配合可选抗混叠滤波及过采样处理，有助于提升信号采集质量。

通过多通道同步采集，可准确获取电压与电流波形，为功率、相位及谐波等参数计算提供可靠的数据来源。
2. 国产化控制平台，提升系统集成能力

系统搭载简仪科技PXIe-3171嵌入式控制器，采用国产兆芯处理器，承担数据处理、分析软件运行及系统管理等任务。

配合PXIe-2722G2 18槽全混合PXI Express机箱，形成稳定、灵活、可扩展的测试硬件平台。

模块化架构支持按照不同测试任务增配采集、输出、同步及通信模块，满足航空电源测试系统从实验室验证到多通道综合测试的扩展需求。
3. 一体化电力分析，全面掌握供电状态

软件层面采用Simulated 3 Phase Power Analysis三相电力仿真分析软件，对采集或仿真的电压、电流信号进行统一处理。

方案支持基于采样波形的时域功率计算，不依赖理想正弦波假设，能够对含谐波及畸变成分的信号进行分析，更贴近复杂航空供电工况下的实际测量需求。

通过稳态功率、电能质量及瞬态事件的多维度分析，为航空电源性能验证提供更完整的数据支撑。

案例验证

本案例以单相115 V/400 Hz航空中频交流电源为研究对象，采用200 kS/s仿真采样率，分别开展稳态功率、电能质量及瞬态扰动分析。
1. 稳态功率分析：精准评估电源负载特性

仿真设置电压与电流相位差为20°，通过软件计算得到以下结果：

分析结果显示，电源有功功率为828.5 W，功率因数达到0.9397，体现了较高的有功功率占比。

无功功率为-301.5 Var，表明在本案例采用的符号约定下，负载表现出容性特征，电压与电流之间存在一定相位差。

通过对有功、无功及视在功率进行综合分析，可直观掌握电源负载特性，为航空电源容量配置、功率优化及负载匹配提供数据依据。

2. 电能质量分析：多参数评估航空供电品质

航空电子设备对输入电源质量十分敏感，谐波畸变、幅值波动及频率异常均可能影响设备运行稳定性。

本次仿真通过软件对电能质量指标进行分析，得到以下结果：

测试结果表明，在本次设定的理想化仿真条件下，电源具有良好的波形质量。

其中，波峰因子约1.419，接近理想正弦波理论值1.414；总谐波失真为0%，未出现额外谐波成分；频率保持稳定，体现出良好的稳态输出特性。

通过对多项电能质量指标的集中分析，可为航空供电系统设计优化、异常诊断及相关规范指标评估提供依据。
3. 瞬态事件分析：捕获电源扰动关键细节

航空电源运行过程中，设备启动、负载突变及供电切换可能引发电压暂升、暂降等瞬态事件。

针对这一需求，分析软件支持电压阈值监测与异常事件捕获。当电压超出预设范围时，系统可识别并记录事件的关键特征，包括：

• 电压偏差： 量化异常期间的电压变化幅度；

• 持续时间： 记录异常事件的起止时间与持续时长；

• 触发相位： 分析电压扰动相对于交流周期的位置。

对于400 Hz中频电源，一个交流周期仅为2.5 ms，瞬态事件的发生时刻与相位特征具有重要分析价值。

通过高时间分辨率的波形分析，测试人员能够深入研究不同触发相位下的电压扰动过程，为航空电源瞬态特性研究、保护策略优化及航电设备抗扰能力验证提供支持。

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使用的简仪产品

分析软件：Simulated 3 Phase Power Analysis 三相电力仿真分析软件。

为什么选择简仪

• 优势一：高精度、高同步，为中频电源测量提供可靠保障

  简仪科技提供多款高精度同步数据采集模块，覆盖不同分辨率、采样率及通道数量需求。通过高质量的信号采集与同步测量，为功率分析、谐波检测及瞬态波形分析提供可靠数据基础。

• 优势二：一体化分析，提升测试效率

  将稳态功率、电能质量与瞬态事件分析整合于统一的软件测试流程，减少多套设备与软件之间的数据切换，提高测试结果的一致性与分析效率。

• 优势三：模块化PXIe架构，灵活应对复杂测试需求

  依托标准化PXIe平台，可灵活扩展模拟采集、信号输出、同步和通信功能，满足从单相中频电源验证到复杂多通道航空电源测试系统的集成需求。

• 优势四：国产化软硬件平台，助力自主可控

  简仪科技提供覆盖PXIe机箱、国产处理器控制器、高性能数据采集模块及软件开发工具的系统化产品组合，为航空航天及高端装备领域提供国产化测试测量平台选择。

• 优势五：开放软件生态，降低二次开发门槛

  结合简仪科技锐视测控平台 (SeeSharpTools) 及相关软件开发资源，可根据客户需求开展定制化应用开发，支持数据采集、自动化测试、分析及系统集成，减少重复开发工作。

• 优势六：专业技术支持，加速项目落地

  简仪科技可提供从硬件选型、原理验证 (POC)、系统集成到应用开发的技术支持，帮助客户缩短测试系统搭建和开发周期，优化整体测试成本

总结

本案例基于简仪科技PXIe模块化测试测量平台，结合专业电力分析软件，完成了115V/400 Hz航空中频电源的稳态功率、电能质量及瞬态分析功能验证。

仿真结果表明，方案能够有效分析航空中频电源的电压、电流、功率、相位与波形质量，并具备识别短时电压异常及提取关键事件特征的能力。

从高精度同步采集到多维度智能分析，从国产化硬件平台到开放的软件开发生态，简仪科技不仅提供测试设备，更致力于为航空电源研发提供灵活、高效、可扩展的完整测试解决方案。

未来，简仪科技将持续发挥在高精度数据采集、PXIe系统集成及自动化测试领域的技术优势，为航空航天、电力电子及高端装备等行业提供专业的测试测量技术支持，助力关键系统研发验证与技术创新。