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楊艷明 孫薊沙 曹磊 陸云云 
（北京中科泛華測(cè)控技術(shù)有限公司，北京 100083 ） 
摘要： 衛(wèi)星電源變換器作為衛(wèi)星電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的核心部件，在衛(wèi)星電源系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用，需要對(duì)電源變換器的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)測(cè)試。傳統(tǒng)的測(cè)試設(shè)備往往存在測(cè)試功能針對(duì)性太強(qiáng)、擴(kuò)展性差以及測(cè)試人員操作繁瑣、工作量大等缺點(diǎn)。本文提出了基于柔性測(cè)試的通用衛(wèi)星電源變換器測(cè)試技術(shù)，闡述了其基本的測(cè)試原理以及具體軟硬件實(shí)現(xiàn)方法，完成了可擴(kuò)展多型號(hào)電源變換器單板/整機(jī)的單項(xiàng)以及自動(dòng)測(cè)試，并且可用于環(huán)境試驗(yàn)測(cè)試以及仿真測(cè)試，擁有通用性、擴(kuò)展性強(qiáng)、功能全面、智能化程序高等特點(diǎn)。 
關(guān)鍵詞：衛(wèi)星電源變換器；柔性測(cè)試技術(shù)；模塊化 
中圖分類號(hào)：TP274  文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

 Design and Implementation on General Testing Equipment of Satellite Power Voltage Convertor Based on Flexible Technology

Yang Yanming，Sun Jisha，Cao Lei，Lu Yunyun
（Beijing Zhong Ke Fan Hua Measurement &Control Technology Co., Ltd.）
(Beijing Zhong Ke Fan Hua Measurement & Control Technology Co., Ltd. (Pansino Ltd.) Beijing, 100083, China)
Abstract: The satellite power voltage convertor has been important in satellite power system, which needs to be measured according to its lots of parameters. The traditional test system has some disadvantages of high pertinence, bad compatibility and too much working load. The general testing technology of satellite power voltage convertor is mentioned based on flexible testing technology. Its testing scheme and measurement is introduced including the hardware and software. Single boards and combination are tested in “one step” and automatic methods, which can also be applied in environment and simulation conditions. This testing system has the advantages of generality, extensibility and intelligence.
Key word: Satellite Power Voltage Convertor; Flexible Testing Technology; Modularization
0 引言 
衛(wèi)星電源系統(tǒng)由電源、電源控制設(shè)備、電源變換器、電源配電與電纜網(wǎng)等四部分組成。由于衛(wèi)星上各種電器、電子設(shè)備需要各種不同的直流電或者交流電，而衛(wèi)星電源一般只能提供一種或者幾種電壓的直流電，無(wú)法滿足用電設(shè)備的供電要求，因此電源系統(tǒng)需設(shè)置直流——直流變換器（DC/DC變換器），直流——交流（DC/AC變換器）等[1][2]。多數(shù)用電設(shè)備不由電源母線直接供電，而經(jīng)電源變換器變換后供電，電源變換器具有電源隔離和保護(hù)功能，一旦負(fù)載過載或者短路，它可對(duì)電源實(shí)施過流保護(hù)或短路保護(hù)，當(dāng)電源變換器輸出電壓超過規(guī)定范圍，它可實(shí)施過壓或者欠壓保護(hù)。
由于電源變換器在衛(wèi)星母線與星上供電設(shè)備之間起到中間轉(zhuǎn)換作用，電源變換器的性

能優(yōu)劣直接影響到星上設(shè)備的正常工作與安全，因此對(duì)電源變換器的測(cè)試顯得尤為重要。而目前的電源變換器測(cè)試系統(tǒng)存在以下幾個(gè)缺點(diǎn)：

1. 通用性、擴(kuò)展性差

目前衛(wèi)星電源變換器的測(cè)試設(shè)備針對(duì)性很強(qiáng)，不同的單板以及組裝后的整機(jī)變換板測(cè)試設(shè)備繁多，因此對(duì)于新的電源變換器，以往的測(cè)試設(shè)備功能擴(kuò)展性差[3]；

1. 設(shè)備總線資源有限

以往的測(cè)試設(shè)備由于總線和資源上的限制，在設(shè)計(jì)時(shí)通常采取定制方式，如控制指令的幅度、脈寬大多是針對(duì)某特定類型的變換器，且數(shù)量有限，在電源變換器升級(jí)或者功能增加的情況下，測(cè)試設(shè)備往往需要重新添加硬件或者軟件資源；

1. 測(cè)試智能化程度低

過去的電源變換器測(cè)試過程中，更多的依賴操作人員，如按照測(cè)試項(xiàng)人工手動(dòng)測(cè)試，操作人員需整理電源變換器不同單板和整機(jī)的多個(gè)測(cè)試報(bào)告，尤其對(duì)于整機(jī)測(cè)試，多達(dá)幾十個(gè)的測(cè)試項(xiàng)讓操作人員精力耗費(fèi)巨大，且效率低下，增加了由于誤操作導(dǎo)致變換器發(fā)生故障的幾率。
柔性測(cè)試技術(shù)是以測(cè)試測(cè)量系統(tǒng)的整體功能及性能為關(guān)注對(duì)象，對(duì)滿足測(cè)試測(cè)量系統(tǒng)需求的方法和手段進(jìn)行研究及開發(fā)的技術(shù)。它以虛擬儀器技術(shù)為核心，融合了測(cè)試測(cè)量、機(jī)電一體化、網(wǎng)絡(luò)通信及軟件等多種技術(shù)；以測(cè)試系統(tǒng)的精確性、可靠性、適應(yīng)性、靈活性和拓展性為研究目標(biāo)；既面向應(yīng)用，又專注于測(cè)試行業(yè)的發(fā)展，推動(dòng)著現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的快速發(fā)展。
為此，本為提出了一種基于柔性測(cè)試的通用衛(wèi)星電源變換器測(cè)試技術(shù)，可以彌補(bǔ)以往變電源變換器測(cè)試設(shè)備的不足，使得測(cè)試儀器擁有通用性強(qiáng)、功能全面、智能化程度高的特點(diǎn)。
1 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì) 
基于柔性測(cè)試技術(shù)的通用衛(wèi)星電源變換器測(cè)試系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)如下圖所示：

圖 1 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)原理

整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的核心是測(cè)試箱，外圍設(shè)備包括一次電源、電子負(fù)載、示波器等都基于GPIB接口與測(cè)試箱通信，電源變換器包括多種變換器單板和整機(jī)，通過不同的單板電纜和整機(jī)電纜與測(cè)試箱連接。另外展開箱用來對(duì)電源變換器與測(cè)試箱之間的信號(hào)進(jìn)行展開，由撥動(dòng)開關(guān)控制，方便對(duì)于某些關(guān)鍵信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量以及故障判斷。
2 測(cè)試箱硬件組成 
2.1  PXI總線測(cè)試平臺(tái) 
由于測(cè)試箱是整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的核心，因此需對(duì)測(cè)試箱的設(shè)計(jì)做詳細(xì)說明[4]。由圖1可以看出測(cè)試箱的核心是基于PXI總線的測(cè)試平臺(tái)。該平臺(tái)由PXI插箱、PXI控制器、3塊多功能數(shù)據(jù)采集卡、1塊數(shù)字輸出板卡和1塊PXI-GPI B模塊組成。PXI各個(gè)模塊與控制器通過一個(gè)8槽的PXI總線背板連接，所有數(shù)據(jù)交互均通過PXI總線傳輸。
在PXI測(cè)試平臺(tái)中，控制器用來運(yùn)行Windows操作系統(tǒng)，控制PXI模塊與總線的數(shù)據(jù)交互，圖1中標(biāo)識(shí)DAQ模塊1、DAQ模塊2、DAQ模塊3表示采用了3塊PXI采集板卡，用來完成電源變換板單板或者整機(jī)所有非功率信號(hào)的測(cè)試，主要包括模擬遙測(cè)、數(shù)字遙測(cè)以及DC/DC電壓監(jiān)控。每塊PXI采集模塊擁有16個(gè)采集通道，考慮到可以兼容其他型號(hào)衛(wèi)星電源變換器的測(cè)試，在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)PXI采集模塊資源做了整體規(guī)劃和預(yù)留。PXI總線模塊化、通用性的特點(diǎn)也使得PXI測(cè)試平臺(tái)在硬件資源擴(kuò)展上更加方便快捷，只需要在PXI背板上插入新的模塊即可，不需要增加額外硬件或者驅(qū)動(dòng)級(jí)的設(shè)計(jì)。
PXI數(shù)字輸出模塊用來向變換器單板或者整機(jī)提供控制指令，0~200ms之內(nèi)控制指令脈寬可設(shè)，步長(zhǎng)1ms，由于在測(cè)試箱內(nèi)設(shè)計(jì)了指令電源模塊，因此指令的幅度也可以在0~30V之內(nèi)任意設(shè)定，滿足對(duì)指令幅度和脈寬的多種要求。PXI-GPIB模塊通過GPIB儀器總線控制一次電源、電子負(fù)載等外圍設(shè)備，能夠滿足多種不同外部設(shè)備與測(cè)試箱的互連。
同時(shí)，由于不同的衛(wèi)星電源變換板需要的激勵(lì)不同，因此在測(cè)試箱內(nèi)也設(shè)計(jì)了模擬電源模塊。如編號(hào)為1,2,3,4的4塊電源變換板組成了某衛(wèi)星的整體電源變換器，且模塊之間有信號(hào)及供電聯(lián)系，當(dāng)對(duì)其中編號(hào)為1的電源變換板進(jìn)行測(cè)試時(shí)，1號(hào)變換板需要3號(hào)變換板提供控制指令，需要4號(hào)變換板提供供電或者負(fù)載，此時(shí)就需要測(cè)試箱能夠同時(shí)模擬4號(hào)板的電源或負(fù)載以及3號(hào)板的指令。通常模擬電源模塊包括模擬輸出為42V、28V以及12V等幾種電壓類型的DC/DC電源。
2.2  電阻負(fù)載插箱設(shè)計(jì) 
在衛(wèi)星電源變換單板或者整機(jī)測(cè)試時(shí)，過流保護(hù)、短路保護(hù)、欠壓或者過壓都是非常重要的測(cè)試項(xiàng)，考慮到測(cè)試設(shè)備能夠做環(huán)境試驗(yàn)（長(zhǎng)時(shí)間帶載）的因素，在測(cè)試箱內(nèi)也設(shè)計(jì)了電阻負(fù)載插箱，使得測(cè)試設(shè)備能夠在環(huán)境試驗(yàn)的測(cè)試工況下長(zhǎng)時(shí)間帶載測(cè)試。
電阻負(fù)載插箱根據(jù)電源變換器DC/DC輸出電壓類型及通道的不同，在內(nèi)部設(shè)計(jì)了多路負(fù)載，每路負(fù)載分多檔，便于在測(cè)試過程中動(dòng)態(tài)加載。當(dāng)然，對(duì)變換板做帶載測(cè)試時(shí)也可以連接外部電子負(fù)載，如Agilent N3300主機(jī)和N3305A模塊，這樣在做變換器單板或者整機(jī)實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以方便地切換到電子負(fù)載測(cè)試，使得測(cè)試設(shè)備擴(kuò)展性更強(qiáng)，解決了環(huán)境試驗(yàn)和單板/整機(jī)實(shí)驗(yàn)時(shí)均依賴繁重的電子負(fù)載做測(cè)試的問題。某路兩檔電阻負(fù)載與電子負(fù)載切換原理設(shè)計(jì)如下圖所示：

圖 2 負(fù)載切換電路設(shè)計(jì)原理圖

由圖中可以看出，該電路可以正常切換測(cè)試箱內(nèi)電阻負(fù)載和外圍電子負(fù)載，在使用電阻負(fù)載時(shí)可以高效地完成對(duì)于電源變換器空載、半載和滿載的測(cè)試。
2.3  系統(tǒng)測(cè)試接口 
關(guān)于測(cè)試接口部分除了普通的電壓信號(hào)測(cè)試外，還有大電流的測(cè)試。此時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)考慮接插件上針點(diǎn)的限流大小，采用多點(diǎn)分流的方式連接負(fù)載，保證功率測(cè)試過程安全準(zhǔn)確。
測(cè)試箱外圍留有VGA接口，將內(nèi)部PXI控制器上的VGA接口引出，連接外部顯示屏設(shè)備。同時(shí)，測(cè)試箱面板也留有USB接口，用來連接鼠標(biāo)鍵盤等，方便操作�？紤]到電源變換器測(cè)試過程中需要觀測(cè)一次電經(jīng)過DC/DC變換后帶載不同情況下的紋波，在測(cè)試箱上也設(shè)計(jì)了多組BNC接口，方便示波器探頭的連接。
3 軟件設(shè)計(jì) 
3.1  軟件設(shè)計(jì)框架 
系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺(tái)選擇labVIEW，它的優(yōu)勢(shì)在于可以和基于PXI總線的各硬件模塊無(wú)縫連接，軟件設(shè)計(jì)人員不需要對(duì)PXI各模塊的驅(qū)動(dòng)有深入了解，在開發(fā)過程中利用labVIEW提供的API即可進(jìn)行程序開發(fā)，極大地提高了系統(tǒng)軟件開發(fā)效率[5]。衛(wèi)星電源變換器測(cè)試系統(tǒng)軟件框架設(shè)計(jì)如下圖所示：

圖 3 系統(tǒng)軟件開發(fā)框架設(shè)計(jì)

考慮衛(wèi)星電源變換器測(cè)試設(shè)備的通用性，除了硬件上采用了基于模塊化設(shè)計(jì)的PXI總線平臺(tái)之外，軟件設(shè)計(jì)時(shí)同樣依據(jù)模塊化、序列性測(cè)試設(shè)計(jì)原則進(jìn)行軟件功能劃分，分為電源變換器單板、整機(jī)、環(huán)境測(cè)試以及仿真測(cè)試四部分。
3.2  測(cè)試項(xiàng)配置

軟件設(shè)計(jì)基于測(cè)試項(xiàng)編寫不同的測(cè)試序列，實(shí)現(xiàn)上通過ini配置文件方便操作人員實(shí)時(shí)添加測(cè)試項(xiàng)，無(wú)需了解labVIEW編程平臺(tái)即可迅速完成其他型號(hào)單板/整機(jī)測(cè)試項(xiàng)功能的添加，軟件上實(shí)現(xiàn)了較強(qiáng)的通用性和擴(kuò)展性，且易于操作。
軟件配置項(xiàng)界面如下圖所示：

圖 4 系統(tǒng)軟件測(cè)試項(xiàng)界配置界面

在該測(cè)試界面，可以靈活地在.ini配置文件中編輯測(cè)試項(xiàng)，之后根據(jù)不用的測(cè)試對(duì)象選擇相應(yīng)的測(cè)試項(xiàng)，組成測(cè)試項(xiàng)序列，另外也可定義測(cè)試項(xiàng)開始及結(jié)束條件，以便控制測(cè)試序列流程。
3.3  軟件單步及自動(dòng)測(cè)試 
系統(tǒng)軟件除了可以完成電源變換器多種單板及整機(jī)單項(xiàng)測(cè)試外，還完成了整機(jī)及環(huán)境試驗(yàn)下的自動(dòng)測(cè)試功能，解決了諸如過流保護(hù)、短路保護(hù)等以往測(cè)試設(shè)備人工操作較為危險(xiǎn)、所需外圍設(shè)備繁多、操作復(fù)雜等棘手問題，并且整機(jī)的測(cè)試時(shí)間大幅縮短，相比之前效率提到了幾十倍，智能化程度得到了較大的提高。
系統(tǒng)軟件自動(dòng)測(cè)試界面如下圖所示：

圖 5 系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)試界面

在軟件自動(dòng)測(cè)試界面，可以看到對(duì)于操作人員選中的多個(gè)測(cè)試項(xiàng)組成的測(cè)試序列，軟件可以自動(dòng)控制各測(cè)試項(xiàng)關(guān)聯(lián)的硬件操作，從而按照選定的順序完成自動(dòng)測(cè)試，中間測(cè)試過程無(wú)需操作人員干預(yù)。
3.4  軟件報(bào)表設(shè)計(jì) 
系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)了完善的報(bào)表功能，對(duì)于單板或者整機(jī)測(cè)試時(shí)所有的測(cè)試項(xiàng)均設(shè)計(jì)了基于模版的報(bào)表子項(xiàng)，可以動(dòng)態(tài)靈活地設(shè)置諸如欠壓、過壓切換臨界電壓值、過流、短路保護(hù)閾值等，待某些實(shí)驗(yàn)完成后操作人員自定義選擇報(bào)表子項(xiàng)，最后生成一份滿足某項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的測(cè)試報(bào)告，無(wú)需操作人員做任何改動(dòng)或者添加即可作為報(bào)告歸檔，實(shí)現(xiàn)測(cè)試過程到報(bào)表生成的無(wú)間斷操作，極大地減小了以往操作人員實(shí)時(shí)記錄、表格整合、數(shù)據(jù)歸類等繁雜操作的工作量，進(jìn)一步提高了電源變換器的測(cè)試效率。
4 系統(tǒng)技術(shù)難點(diǎn)實(shí)現(xiàn) 
衛(wèi)星電源變換器測(cè)試過程中，欠壓切換過程的捕獲難度較大，主要是以往測(cè)試設(shè)備在總線數(shù)據(jù)帶寬上有所限制，無(wú)法達(dá)到較大的數(shù)據(jù)吞吐量。本文提出的基于PXI總線的測(cè)試平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)每個(gè)遙測(cè)采集通道幾十KS/s的采樣率，并進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和顯示，能夠很好地對(duì)衛(wèi)星電源變換器DC/DC欠壓過程進(jìn)行測(cè)試和監(jiān)控。
另外由于星上用電設(shè)備的特殊性導(dǎo)致衛(wèi)星電源變換器的遙測(cè)輸出也較為特殊，通常情況下輸出阻抗較高，因此實(shí)際測(cè)試設(shè)備設(shè)計(jì)過程中在信號(hào)調(diào)理部分設(shè)計(jì)了阻抗匹配電路，利用反向運(yùn)算放大電路高輸入阻抗、低輸出阻抗的特性，解決了由于遙測(cè)信號(hào)輸出阻抗高帶來的高采樣率下精度下降的問題。反向運(yùn)放電路原理如下圖所示：

圖 6 反向運(yùn)算放大電路原理圖

由于在測(cè)試箱內(nèi)設(shè)計(jì)了電阻負(fù)載，因此測(cè)試箱整個(gè)系統(tǒng)的散熱也是設(shè)計(jì)難點(diǎn)，良好的散熱通道設(shè)計(jì)、多個(gè)強(qiáng)力風(fēng)扇的機(jī)械裝配設(shè)計(jì)都是保證測(cè)試箱氣流順暢流通的重要手段。另外測(cè)試箱內(nèi)裝配的模塊較多，包括PXI總線測(cè)試平臺(tái)、模擬電源模塊以及電阻負(fù)載等，因此測(cè)試箱內(nèi)的電磁干擾問題也需要考慮，對(duì)模擬電源模塊進(jìn)行電磁屏蔽封裝盒設(shè)計(jì)，整個(gè)測(cè)試箱選擇屏蔽箱，同時(shí)在信號(hào)調(diào)理部分對(duì)關(guān)鍵信號(hào)進(jìn)行濾波處理，測(cè)試箱內(nèi)合理布局、布線等措施在實(shí)際測(cè)試中效果較好。
5 總結(jié) 
綜上所述，本文提出的基于柔性測(cè)試的通用衛(wèi)星電源變換器測(cè)試技術(shù)側(cè)重于模塊化設(shè)計(jì)，配合其他的外圍模塊，如DC/DC模擬電源、電阻負(fù)載及儀器即可搭建功能全面的衛(wèi)星電源變換器測(cè)試系統(tǒng)；同時(shí)測(cè)試系統(tǒng)較大的總線帶寬、良好的機(jī)械特性也提高了測(cè)試設(shè)備的可靠性及穩(wěn)定性。另外基于labVIEW平臺(tái)開發(fā)的系統(tǒng)軟件，以模塊化、序列性測(cè)試的軟件框架實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星電源變換器多種單板及整機(jī)型號(hào)的測(cè)試需求，智能化程度高，易于操作及擴(kuò)展。
目前基于柔性測(cè)試技術(shù)的衛(wèi)星電源變換器測(cè)試設(shè)備已投入實(shí)際使用中，運(yùn)行良好。
參考文獻(xiàn):
[1]馬世俊.衛(wèi)星電源技術(shù)[M],北京：中國(guó)宇航出版社，2009:39-41
[2]葉衛(wèi)東. 衛(wèi)星電源數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)研究[J],現(xiàn)代制造工程,2011年第9期:112-115
[3]張黎明. 基于PXI的衛(wèi)星綜合測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J],計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制,2008年第16期:27-29
[4]王建軍. 衛(wèi)星星座地面供配電測(cè)試系統(tǒng)研制[J]. 航天環(huán)境工程，2010年第27卷第3期:346-350
[5]陳錫輝，張銀鴻. LabVIEW 8.20程序設(shè)計(jì)從入門到精通[M].北京：清華大學(xué)出版社,2008