简介
本文综述了MIL-STD-704电能质量测试与评估及其与电磁兼容性(EMC)的关系。MIL-STD-704涉及飞机电源特性,提供了确保飞机电源系统(包括外部电源)与使用设备兼容的标准。
MIL-STD-704通过引用电力系统在利用设备电力终端提供的要求来涵盖发电系统。测试评估使用设备与电力系统所引用性能的兼容性。EMC不包括在标准中,但符合适用的飞机EMC要求是参考MIL-STD-461和MIL-STD-464。
如果参考文档中的信息与MIL-STD-704冲突,则MIL-STD-704优先。MIL-STD-461也是如此,所以如果MIL-STD-704与MIL-STD-461发生冲突,那么主导的权威将不得不解决冲突,结果很可能是应用整体系统兼容性的更保守的要求。
背景
MIL-STD-704于1959年10月发布,作为取代MIL-E-7894飞机电力工程文件的标准。最初的MIL-STD-704只考虑从三相四线“y”源在400 Hz下的28 Vdc和115/200 Vac。这些要求是基于现有的发电和配电技术,在机身容量内不需要过多的重量和体积要求。多年来,为了实施新的要求,增加电压范围,澄清和纠正错误,更新限制,并建立更标准化的测试方法,已经进行了修订。除了新的修订之外,还发布了更改通知,以便在修订版本之间进行更正。
修订“B”增加了230/400Vac的替代标准电压,三相400 Hz,包括现有的115/200 Vac电压限制适用于230/400Vac标准的声明。标准中引入了直流标称电压为270V的交替电压。
修订“F”于2004年3月发布,是当前MIL-STD-704标准,2016年12月5日的变更1提供了最新更新。该修订引入了115 Vac/60 Hz单相交替电压,供飞机上的商用现货(COTS)设备使用。MIL-STD-704F的一个组成部分是通过MIL-HDBK-704-8连接到MIL-HDBK-704-1,为各种类型的飞机电力提供测试程序指导。
本次评审将考虑修订“F”的要求,但如果您的产品被要求符合不同的修订,您将需要评审这些特定要求的差异。
数据项说明(DIDs)
MIL-STD-704没有指定用于记录测试和评估程序的DID,但与MIL-STD-461相关的DID为测试程序和报告提供了很好的概述。报告的一部分是应使用的适用MIL-HDBK-704中包含的测试结果数据表格。审批机构熟悉这些表格,因此简化了审查过程,并没有遗漏预期的测试结果数据。
手册(MIL-HDBK-704-1至MIL-HDBK-704-8)
手册在基础标准中被引用,并声明这些文件的问题在招标或合同中被引用。在手册中,说明MIL-STD-704和手册是配套文件,手册仅供指导,不能作为要求引用。这似乎是矛盾的,但是手册指导测试和评估过程,并指导文档准备。手册是全面的,但开发测试程序的需要并不能被适用的手册所取代。
MIL-HDBK-704-1:作为MIL-HDBK-704系列的介绍性文档,提供了其他手册的清单,以及测试编号方案如何应用于识别所需的详细测试。
根据使用设备的功率类型,不同的手册定义了七个功率组。利用设备的动力类型是根据所选飞机上的特定平台容量和可用性来选择的。
- MIL-HDBK-704-2:单相,400 Hz, 115Vac
- MIL-HDBK-704-3:三相,400 Hz, 115Vac
- MIL-HDBK-704-4:单相,变频,115vac
- MIL-HDBK-704-5:三相,变频,115vac
- MIL-HDBK-704-6:单相,60 Hz, 115 Vac
- MIL-HDBK-704-7:直流,28 Vdc
- MIL-HDBK-704-8:直流270 Vdc
MIL-STD-704-1还为电气系统定义了六种不同的操作条件。使用设备规范必须定义每种操作条件的性能标准。
- 正常电力
- 权力的转移
- 电源异常
- 应急电源
- 发动机启动
- 电源故障
MIL-HDBK-701-1中包含了性能标准示例,以指导为每种操作条件选择适当的性能。要应用的确切性能标准取决于项目的临界性。需要考虑的表现准则包括:
- 100%全性能
- 在选定的操作条件下性能下降
- 短中断后x秒内恢复
- 短中断后y秒内恢复
- 恢复电源后恢复,无数据丢失
- 恢复电源后数据丢失
- 通过操作员干预恢复操作
- 断电后无法恢复
作为需求讨论之后的需求的一部分,电源类型手册指南将被包括在内,而不是试图涵盖每一种类型。讨论中将包括其他手册的注释,以确定重大差异。如前所述,测试程序应准备详细说明MIL-HDBK-704-1中所述的适用测试和元素。
交流电源要求
该要求规定了在使用设备电源输入端子10厘米内测量的工作电压极限和瞬态电压特性。这个距离不是在电源线的主端,而是在被测设备(EUT)电源连接器的10厘米内。图1提供通用测试配置,该配置往往是手册中引用的各种测试的通用配置,其中许多测试设备项目都是完成测量所必需的。电力源测量在源的输出端进行,或在调节电源的调节点进行。
本文不打算讨论每个需求,因为手册通过评估每个需求来指导读者。适用的手册还提供了MIL-STD-704每个修订版的要求清单,确定了接受限度,或将参考标准中的具体位置来查找详细信息。表1提供一个测试矩阵,识别测试编号,以及需求正在评估哪个需求。每一种测试方法都包括测试配置的草图,以确定评估所需的测试设备。测试记录表单是很有价值的工具,它提供了一个以非常有组织的方式记录数据的地方。这些表格应用于测试报告。
表1:交流电源要求测试矩阵
要求 | 704 - 2 | 704 - 3 | 704 - 4 | 704 - 5 | 704 - 6 |
单相kVA | SAC101 | N/A | SVF101 | N/A | SXF101 |
功率因数 | SAC101 | TAC101 | SVF101 | TVF101 | N/A |
整改的限制 | SAC101 | TAC101 | SVF101 | TVF101 | SXF101 |
电流畸变 | SAC101 | TAC101 | SVF101 | TVF101 | SXF101 |
目前的频谱 | SAC101 | TAC101 | SVF101 | TVF101 | SXF101 |
侵入电流 | N/A | TAC101 | N/A | TVF101 | N/A |
不平衡负载% | N/A | TAC101 | N/A | TVF101 | N/A |
稳态电压和频率 | SAC102 | TAC102 | SVF102 | TVF102 | SXF102 |
不平衡 | N/A | TAC102 | N/A | TVF102 | N/A |
相位差 | N/A | TAC103 | N/A | TVF103 | N/A |
电压调制 | SAC104 | TAC104 | SVF104 | TVF104 | SXF104 |
频率调制 | SAC105 | TAC105 | SVF105 | TVF105 | SXF105 |
电压畸变谱 | SAC106 | TAC106 | SVF106 | TVF106 | SXF106 |
总电压失真 | SAC107 | TAC107 | SVF107 | TVF107 | SXF107 |
电压分量 | SAC108 | TAC108 | SVF108 | TVF108 | SXF108 |
正常电压瞬态 | SAC109 | TAC109 | SVF109 | TVF109 | SXF109 |
正态频率瞬态 | SAC110 | TAC110 | SVF110 | TVF110 | SXF110 |
电力中断 | SAC201 | TAC201 | SVF201 | TVF201 | SXF201 |
异常稳态电压和频率 | SAC301 | TAC301 | SVF301 | TVF301 | SXF301 |
电压瞬变异常 | SAC302 | TAC302 | SVF302 | TVF302 | SXF302 |
异常频率瞬变 | SAC303 | TAC303 | SVF303 | TVF303 | SXF303 |
应急稳态电压和频率 | SAC401 | TAC401 | SVF401 | TVF401 | SXF401 |
电源故障 | SAC601 | TAC601 | SVF601 | TVF601 | SXF601 |
断相 | N/A | TAC602 | N/A | TVF602 | N/A |
反相 | SAC603 | TAC603 | SVF603 | TVF603 | SXF603 |
直流电源要求
该要求规定了工作电压的极限,瞬态电压特性是在利用设备电源输入端子10厘米内测量的。与交流电源一样,该距离不是在电源线的主端,而是在EUT电源连接器的10cm内。图2提供通用测试配置,该配置往往是手册中引用的各种测试的通用配置,其中许多测试设备项目都是完成测量所必需的。
与交流电源类似,本文将不讨论每个需求,因为手册将指导人们评估每个需求。表2提供一个测试矩阵,该矩阵标识测试号以及需求正在评估哪个需求。每一种测试方法都包括测试配置的草图,以确定评估所需的测试设备。
表2:直流电源要求测试矩阵
要求 | 704 - 7 | 704 - 8 |
弗吉尼亚州的负载 | HDC101 | LDC101 |
电流畸变 | HDC101 | LDC101 |
目前的频谱 | HDC101 | LDC101 |
侵入电流 | HDC101 | LDC101 |
稳态电压 | HDC102 | LDC102 |
电压畸变谱 | HDC103 | LDC103 |
总涟漪 | HDC104 | LDC104 |
正常电压瞬态 | HDC105 | LDC105 |
电力中断 | HDC201 | LDC201 |
异常稳态电压 | HDC301 | LDC301 |
电压瞬变异常 | HDC302 | LDC302 |
应急稳态电压 | HDC401 | LDC401 |
起动电压瞬态 | HDC501 | LDC501 |
电源故障 | HDC601 | LDC601 |
极性倒转 | HDC602 | LDC602 |
外部电源要求
外部电源的要求遵循与内部电源相同的准则,但增加了较低的电压限制,以补偿外部布线长度。外部电源所需的电压仍然在利用设备终端上测量。如果评估外部电源,请记住,该设备被视为内部电源。
问题了
- 为什么指定真有效值电压表?常用的两种基本类型的电压表:1)平均响应;2) True RMS(均方根)。X伏的正弦交流波形(rms)施加到电阻性负载将产生等于直流X伏的热量。平均响应仪表测量平均值,并通过将平均值乘以1.11来获得RMS,从而将测量值转换为RMS。如果波形不是正弦与大多数开关模式失真的功率信号,倍增器是不合适的。一个真有效值电压表将计算等效直流加热效应,并提供测量。非正弦波形的平均响应仪表误差可能很大。
- 在MIL-STD-704F中,段落6.9指出嵌入在图形中的表优先于图形线,因为图形在复制时发生了扭曲。当我展示数据与最大失真限制(标准图7)时,我的极限线在500khz的VF曲线上采用了奇怪的曲线,而不是图中的直线。我应该用什么?第6.9段列出了表格和方程式——不仅仅是表格。500 kHz时的表提供的值为-24.44,但使用图中的方程(-20 dB/decade),该值为-28.42。这个表格似乎不正确。
- 只有单相115伏在60赫兹是由标准涵盖。为什么在表III中规定电压不平衡的限制?错误——我们认识到相位不平衡不适用于单相电力系统。然而,如果出现三相60hz的异常需求,则提供不平衡限制。
- 什么测量公差适用于MIL-STD-704?一个非常好的问题——我似乎没有找到这些信息,读者,如果你知道这些信息在哪里,请告诉我!
EMC和MIL-STD-704
MIL-STD-704没有涉及EMC,只是说明EMI/EMC和电压峰值不包括在标准中。MIL-STD-461表明瞬态要求可能由MIL-STD-704施加,因此在两个标准之间的设备级别上,尖峰控制可能无法完全解决。这并不意味着当峰值会中断所需的操作时,可以忽略这些问题。
陆军飞机的CE101限制考虑MIL-STD-704失真要求,以避免冲突要求。此外,CE101支持使用具有适当限制调整的5µH线路阻抗稳定网络(lisn),以保持MIL-STD-704电能质量,而没有不适当的限制要求。
MIL-STD-461 RE102限值可能与隐含的MIL-STD-704限值冲突,后者可能支持高于RE102限值的辐射水平。MIL-STD-461建议根据飞机设备调整限制,以避免过度限制电能质量的问题。
总结
EMC和MIL-STD-704应被视为独立的要求,但两者都不能忽视对方,以确保飞机的功能和干扰的存在。
手册的添加有助于使资格测试更加直接,手册中包含的表单对于支持报告很有价值。
希望你会发现这些信息有用,我欢迎提问。我愿意分享一个Excel电子表格的对数线性和对数对数图表插值-只是请求,并同意不放在公共领域。