一种高压电源故障激发监测装置及其监测方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种高压电源故障激发监测装置，包括：高压电源模块，其关键节点分为高压节点和低压节点两类；随机振动试验台，激发所述高压电源模块在振动应力下可能出现的故障模式；低压节点切换调理模块，用于将所述低压节点的电压信号调理至允许的电压测量范围内；低压节点数据采集模块，用以采集测量经由所述低压节点切换调理模块处理后的低压节点信号；高压节点切换分压模块，用于将所述高压节点的电压信号分压到允许的电压测量范围内；高压节点数据采集模块，用以采集测量经由所述高压节点切换分压模块降压选择后的高压节点信号；上位机系统，用于接收所述低压节点信号和所述高压节点信号，并发出控制指令，以控制切换相应的节点电压信号。

High voltage power supply failure excitation monitoring device and monitoring method thereof

The invention provides a high voltage power supply excitation fault monitoring device, including: high voltage power supply module, the key nodes are divided into high and low pressure of node node two; random vibration test bench, the excitation of the high voltage power supply module in the failure mode of vibration stress may occur under low voltage switching; node voltage signal conditioning module, for the the low voltage node to allow the conditioning voltage measurement range; low voltage node data acquisition module, signal acquisition node with low voltage measurement by switching the voltage node conditioning module processing; high voltage node switching divider module, the voltage signal for the high voltage node pressure to voltage measurement allowable range; high voltage node data acquisition module, used for collecting and measuring the high-voltage switching node of high voltage node pressure signal module selection after the blood pressure; The utility model is used for receiving the low-voltage node signal and the high voltage node signal, and sends out the control command to control the switching node voltage signal.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电源监测
，尤其涉及一种高压电源故障激发监测装置及其测试方法。
技术介绍
航天器的运行过程中，航天用高压电源的可靠工作是航天器正常运行的重要保障。然而空间环境极为严酷复杂，航天用高压电源除了要经受及严酷的发射环境外，在升空过程以及进入轨道正常运行后要长期经受电、振动以及高温冲击等空间环境应力的综合作用。这将引起电源出现故障，造成重大损失。因此，如何可以高效的激发高压电源可能出现的故障模式并准确地监测诊断出电源的故障模式，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对振动应力可能引起的电源故障模式进行监测，利用随机振动实验台提供高加速振动应力，激发出高压电源在振动应力下可能出现的故障模式，并通过监测系统实时监测电源各节点及输出的电压信号变化情况，帮助分析高压电源在振动环境下可能出现的故障模式以及电源设计的薄弱环节。为达上述目的，本专利技术首先提出了一种高压电源故障激发监测装置，包括：高压电源模块，为航天用高压电源，其电路中的关键节点分为高压节点和低压节点两类，所述高压节点为电压值高于400V的节点，所述低压节点为电压值低于50V的节点；随机振动试验台，与所述高压电源模块相连，为所述高压电源模块提供振动应力，激发所述高压电源模块在振动应力下可能出现的故障模式；低压节点切换调理模块，与所述高压电源模块中的所述低压节点相连，用于将所述低压节点的电压信号调理至允许的电压测量范围内；低压节点数据采集模块，与所述低压节点切换调理模块相连，用以采集测量经由所述低压节点切换调理模块处理后的低压节点信号；高压节点切换分压模块，与所述高压电源模块中的所述高压节点相连，用于将所述高压节点的电压信号分压到允许的电压测量范围内；高压节点数据采集模块，与所述高压节点切换分压模块相连，用以采集测量经由所述高压节点切换分压模块降压选择后的高压节点信号；上位机系统，同时与所述低压节点数据采集模块和所述高压节点数据采集模块相连，用于接收所述低压节点信号和所述高压节点信号，并发出控制指令，以控制切换相应的节点电压信号。根据本专利技术提出的高压电源故障激发监测装置，所述低压节点切换调理模块包括：驱动单元、继电器切换电路、电压调理电路、主控单元和串口通讯单元；所述驱动单元包括译码芯片以及晶体管阵列；所述继电器切换电路由多个继电器切换单元组成，每个继电器单元包括继电器、发光二极管和电阻；所述电压调理电路与所述继电器切换电路的输出端和所述低压节点数据采集模块相连；所述电压调理电路包括运放跟随电路和分压电路，继电器切换模块的输出端连接分压电路，由分压电路降压后的信号经运放跟随电路隔离后输入到所述低压节点数据采集模块；所述串口通讯单元连接在所述主控单元与所述上位机系统之间，将主控单元的RS2303信号与USB信号进行转换。根据本专利技术提出的高压电源故障激发监测装置，所述高压节点切换分压模块包括：驱动单元、分压电路、继电器切换电路、主控单元和串口通讯单元。根据本专利技术提出的高压电源故障激发监测装置，所述上位机系统包括测试节点选择模块、测试数据显示模块和失效阈值设置模块；所述测试节点选择模块包括节点通路选择按钮以及测试节点显示灯，用以实现对所述高压电源模块测试通路的选择；所述测试数据显示模块包括节点电压平均值显示部分、节点波形显示部分以及存储路径设置部分，通过存储路径设置部分设置的测试数据的存储路径，将所述低压节点数据采集模块与所述高压节点数据采集模块传输到所述上位机系统的测试数据存储在设置的存储路径中；所述节点电压平均值显示部分用以显示所述高压电源模块全部节点的电压平均值；所述节点波形显示部分用以选择显示所述高压电源模块中某一通路的全部节点波形；所述失效阈值设置模块包括失效阈值设置部分和报警指示灯，通过失效阈值设置部分设置所述高压电源模块输出的失效阈值电压。本专利技术同时还提供一种高压电源故障激发监测方法，包括以下步骤：S1：将高压电源模块放置到随机振动实验台中，并将高压电源模块的节点引线从随机振动实验台的引线口引出分别和低压节点切换调理模块与高压节点切换分压模块连接；S2：通过上位机系统的测试节点选择模块选择所需测试的高压电源模块的输出通路；S3：通过上位机系统的数据显示模块设置测试数据的存储路径；S4：通过上位机系统的失效阈值设置模块设置高压电源模块的三路输出的失效阈值上下限；S5：设置随机振动实验台的振动应力，上电待振动应力稳定后，运行上位机系统程序，控制切换、测量、传输各节点电压信号数据；S6：使用MATLAB调用测试数据，通过分析电源在振动应力下的工作状态、故障模式、节点信号的变化趋势等指出电源设计的薄弱环节。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过随机振动实验台提供振动应力，激发电源在振动应力下可能出现的故障模式。同时，通过本装置实时准确的监测高压电源各节点的电压信号变化情况与电源的工作状态。通过MATLAB处理分析数据，在生产设计阶段发现电源设计的薄弱环节。同时，本专利技术适用于大多数开关电源的状态监测，具有很高的可移植性，可以为其他电源的状态监测提供测试平台，帮助进行开关电源的失效机理分析。附图说明图1为本专利技术的高压电源故障激发监测系统一具体实施里的结构示意图；图2为本专利技术中的上位机系统结构图；图3为本专利技术中的低压节点电压信号测量原理图；图4为本专利技术中的高压节点电压信号测量原理图。具体实施方式下面结合图1说明本专利技术的具体实施例，本实施例中的高压电源故障激发监测装置，包括高压电源模块(1)、随机振动实验台(2)、上位机系统(3)、低压节点切换调理模块(4)、低压节点数据采集模块(5)、高压节点切换分压模块(6)、高压节点数据采集模块(7)；高压电源模块(1)选用某型航天用高压电源，具有三路输出，电路中各部分关键节点分为高压节点与低压节点两类。其中高压节点为电压值高于400V的节点，低压节点为电压值低于50V的节点。随机振动实验台(2)采用QualMark公司的QualMarkTyphoon2.5型号的高加速可靠性试验箱，为高压电源模块(1)提供振动应力，激发其在振动应力下可能出现的故障模式。上位机系统(3)与低压节点切换调理模块(4)、低压节点数据采集模块(5)、高压节点切换分压模块(6)、高压节点数据采集模块(7)相连，通过上位机系统(3)向低压节点切换调理模块(4)和高压节点切换分压模块(6)发送控制指令，控制切换相应的节点电压信号。低压节点数据采集模块(5)与高压节点数据采集模块(6)将测试数据传输到上位机系统(3)。低压节点切换调理模块(4)与高压电源模块(1)的低压节点相连，根据所述上位机系统发送的控制命令切换相应的节点，并将高压电源模块(1)的低压节点电压信号调理至低压节点数据采集模块(5)允许的电压测量范围内。低压节点数据采集模块(5)与低压节点切换调理模块(4)输出端以及上位机系统相连，用以采集测量经由低压节点切换调理模块(4)处理后的节点电压信号，并经由PCI总线将测量数据上传至上位机系统(3)。高压节点切换分压模(6)块与高压电源模块(1)的高压节点以及上位机系统(3)相连，将高压电源(1)的高压节点电压信号分压到高压节点数据采集模块允许的电压测量范围内，根据上位机系统(3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压电源故障激发监测装置，其特征在于，包括：高压电源模块，为航天用高压电源，其电路中的关键节点分为高压节点和低压节点两类，所述高压节点为电压值高于400V的节点，所述低压节点为电压值低于50V的节点；随机振动试验台，与所述高压电源模块相连，为所述高压电源模块提供振动应力，激发所述高压电源模块在振动应力下可能出现的故障模式；低压节点切换调理模块，与所述高压电源模块中的所述低压节点相连，用于将所述低压节点的电压信号调理至允许的电压测量范围内；低压节点数据采集模块，与所述低压节点切换调理模块相连，用以采集测量经由所述低压节点切换调理模块处理后的低压节点信号；高压节点切换分压模块，与所述高压电源模块中的所述高压节点相连，用于将所述高压节点的电压信号分压到允许的电压测量范围内；高压节点数据采集模块，与所述高压节点切换分压模块相连，用以采集测量经由所述高压节点切换分压模块降压选择后的高压节点信号；上位机系统，同时与所述低压节点数据采集模块和所述高压节点数据采集模块相连，用于接收所述低压节点信号和所述高压节点信号，并发出控制指令，以控制切换相应的节点电压信号。

【技术特征摘要】
1.一种高压电源故障激发监测装置，其特征在于，包括：高压电源模块，为航天用高压电源，其电路中的关键节点分为高压节点和低压节点两类，所述高压节点为电压值高于400V的节点，所述低压节点为电压值低于50V的节点；随机振动试验台，与所述高压电源模块相连，为所述高压电源模块提供振动应力，激发所述高压电源模块在振动应力下可能出现的故障模式；低压节点切换调理模块，与所述高压电源模块中的所述低压节点相连，用于将所述低压节点的电压信号调理至允许的电压测量范围内；低压节点数据采集模块，与所述低压节点切换调理模块相连，用以采集测量经由所述低压节点切换调理模块处理后的低压节点信号；高压节点切换分压模块，与所述高压电源模块中的所述高压节点相连，用于将所述高压节点的电压信号分压到允许的电压测量范围内；高压节点数据采集模块，与所述高压节点切换分压模块相连，用以采集测量经由所述高压节点切换分压模块降压选择后的高压节点信号；上位机系统，同时与所述低压节点数据采集模块和所述高压节点数据采集模块相连，用于接收所述低压节点信号和所述高压节点信号，并发出控制指令，以控制切换相应的节点电压信号。2.根据权利要求1所述的高压电源故障激发监测装置，其特征在于，所述低压节点切换调理模块包括：驱动单元、继电器切换电路、电压调理电路、主控单元和串口通讯单元；所述驱动单元包括译码芯片以及晶体管阵列；所述继电器切换电路由多个继电器切换单元组成，每个继电器单元包括继电器、发光二极管和电阻；所述电压调理电路与所述继电器切换电路的输出端和所述低压节点数据采集模块相连；所述电压调理电路包括运放跟随电路和分压电路，继电器切换模块的输出端连接分压电路，由分压电路降压后的信号经运放跟随电路隔离后输入到所述低压节点数据采集模块；所述串口通讯单元连接在所述主控单元与所述上位机系统之间，将主控单元的RS2303信号与US...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟国富，吕明东，张开新，陈丽影，叶雪荣，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23