适用于多源输入的高压固态配电控制系统技术方案

阅读:48 留言:0更新日期:2014-03-06 12:39
本发明专利技术公开了一种适用于多源输入的高压固态配电控制系统,低压地面电源、低压蓄电池电源和低压负载均经过低压固态配电保护开关连接到低压母线,高压地面电源、高压蓄电池电源和高压负载均经过高压固态配电保护开关连接到高压母线;在地面初始状态下,电源控制与配电管理模块通过固态配电保护开关的控制,令低压地面电源和高压地面电源向各自的负载供电,当接收到计算机的转电指令时,先将低压蓄电池电源和高压蓄电池电源与相应母线之间的固态配电保护开关接通,经过一定时间的延时后,将低压地面电源和高压地面电源与相应母线之间的固态配电保护开关关闭;电源控制与配电管理模块还通过固态配电保护开关的控制,实现对各负载的通断控制。

【技术实现步骤摘要】
适用于多源输入的高压固态配电控制系统
本专利技术涉及一种适用于多源输入的高压固态配电控制系统,属于自动控制领域。
技术介绍
在一些型号的供配电系统中,经常遇到多供电输入共同配电的情况,如某型号的航天器具有地面电源输入和蓄电池电源两种功率输入,两种电源不同时供电,供电电压、功率均不相同。这就需要提供一种适用于多源输入的配电控制系统。但目前的配电控制系统通常只适用于单源输入,不适用于有多源输入需求的航天器使用。
技术实现思路
为了解决上述问题,本专利技术提供了一种适用于多源输入的高压固态配电控制系统。该系统共有四路电源输入,分别为低压地面电源、低压蓄电池电源、高压地面电源和高压蓄电池电源;低压地面电源、低压蓄电池电源和低压负载均经过低压固态配电保护开关连接到低压母线,高压地面电源、高压蓄电池电源和高压负载均经过高压固态配电保护开关连接到高压母线;电源控制与配电管理模块连接各固态配电保护开关和计算机;在地面初始状态下,电源控制与配电管理模块通过固态配电保护开关的控制,令低压地面电源和高压地面电源向各自的负载供电,当接收到计算机的转电指令时,先将低压蓄电池电源和高压蓄电池电源与相应母线之间的固态配电保护开关接通,经过一定时间的延时后,将低压地面电源和高压地面电源与相应母线之间的固态配电保护开关关闭;电源控制与配电管理模块还通过固态配电保护开关的控制,实现对各负载的通断控制。优选地,所述高压固态配电保护开关和所述低压固态配电保护开关的整体组成相同,均包括开关管、采样电阻R1、电流采集模块、过流短路检测模块、高压驱动模块、触发锁存电路、软开通软关断模块;开关管与采样电阻Rl串联后接于功率输入端和功率输出端之间;电流采集模块,用于通过采集采样电阻Rl上的压降,获取负载电流;过流短路检测模块,用于对所述负载电流进行过流、短路检测,输出故障信号;[0011 ] 触发锁存电路,对将航天器的OC脉冲指令锁存为驱动信号DRIVE来控制高压驱动模块;锁存时,将上电复位信号、开通指令、关断指令、故障信号进行逻辑结合,以共同控制高压驱动模块;高压驱动模块,采用自举电路和充电泵协同工作,实现对开关管的连续驱动;软开通软关断模块,实现对开关管的软开通和软关断功能;其中,高压驱动模块具体包括由高边驱动芯片IR2127和自举电容C2构成的自举电路,以及由555定时器、二极管V6、V7和电容C4构成的充电泵;对于高边驱动芯片IR2127,IR2127的IN端接驱动信号DRIVE,HO端通过软开通软关断模块接入开关管的栅极;VCC端接自+15V电源和隔离二极管V4的阳极,隔离二极管V4的阴极接VB端和自举电容C2的第一端;CS端和VS端互连,其连接点P接自举电容C2的第二端、开关管的漏极、555定时器的RESET端、555定时器的VCC端并经由电容C5接R_POWER点,R_P0WER点通过并联的电阻RlO和Rll接地;对于555定时器,555定时器的VCC端通过稳压管V8连接R_P0WER点,GND端接R.POWER点,OUT端经由电容C4和二极管V6后接入电容C2的第一端,二极管V7正向接在555定时器的VCC端与二极管V6的阳极之间;电容Cl和电阻R9用于对555定时器的输出方波频率进行设定;软开通软关断模块采用电容C3、二极管V5、电阻R7、电阻R8实现;电阻R7接在高边驱动芯片IR2127的HO端与开关管栅极之间,电容C3接在开关管栅极与漏极之间;二极管V5与电阻R8串联后,二极管V5的阴极接IR2127的HO端,电阻R8接开关管栅极。优选地,所述触发锁存电路包括两个锁存器DlA和DlB ;对于锁存器D1B,上电复位信号和关断指令各自经由正向连接的二极管接入R端,开通指令接入CLK端,D端接电源,Q端输出驱动信号DRIVE ;对于锁存器D1A,上电复位信号和解锁信号接入R端,所述故障信号接入CLK端,D端接电源,Q端经由正向连接的二极管V9接入锁存器DlB的R端;所述解锁信号与开通指令的关系是:开通指令是经所述解锁信号延时生成的。优选地,所述高压固态配电保护开关中的电流采集模块采用高压电流检测芯片AD8212实现,具体结构为:高压电流检测芯片AD8212的V+端和VSENSE端连接采样电阻Rl两端,COM端连接BLAS端后通过电阻R5接地,IOUT端外接一个PNP管V3 ;PNP管V3的基极接ALPHA端,发射极接IOUT端,集电极通过电阻R6功率地,同时集电极输出负载电流值。优选地,所述低压固态配电保护开关中的电流采集模块采用高压电流检测芯片AD8212实现,具体结构为:高压电流检测芯片AD8212的V+端和VSENSE端连接采样电阻Rl两端,COM端与ALPHA端相连,BLAS端接地,IOUT端通过电阻R4接地,IOUT端输出负载电流值。优选地,所述高压固态配电保护开关和所述低压固态配电保护开关进一步包括负载电流状态检测电路和负载电压状态检测电路;负载电流状态检测电路从电流采集模块获取负载电流值,作为遥测数据输出;负载电压状态检测电路通过分压电阻从负载采集负载电压值输出。优选地,四路电源中的每一路均经过两个并联的二极管隔离后接入相应固态配电保护开关。有益效果:(I)本专利技术提供了一种适用于多源输入的高压固态配电控制系统,该系统能够为航天器提供地面电源输入和蓄电池电源两种功率输入,将电源控制与配电管理功能集成,实现多源转电控制、负载加断电控制的功能。(2)本专利技术全部采用基于充电泵和自举电容的配电保护开关作为转电开关和负载配电开关,提出一种基于充电泵和自举电容的新方式为MOSFET提供持续的门极驱动电平,有效解决了 N沟道MOSFET高边驱动问题以及传统的每个开关配置一个电源模块导致的关体积大、重量重等问题。而且,采用本专利技术的配电保护开关结构,与采用电磁继电器作为开关相比,有效避免了电磁继电器电磁特性差、功耗大、开关次数有限、没有故障保护功能的问题。(3)本专利技术采用高端电流检测技术,实现电流一电压的转换,其好处是:精密检测电阻位于负载的正端,能够对供电线路和负载同时提供过流保护功能,当供电线路或负载发生过流故障时,均能通过检测电阻检测到该电流,从而保护供电线路或负载。(4)本专利技术设计了触发锁存电路,其优点之一是采用锁存形式,将OC脉冲指令锁存为电平形式的驱动信号DRIVE,以适应OC指令的输入,提高了指令的可靠性,其二是触发锁存电路设计了自复位功能,当发生过流或短路故障,开关处于锁定状态,只需再次开通即能复位,无需再设计复位接口。(5)本专利技术的电流采集模块有低压和高压两种形式,其中低压模块适用于0-65V,高压模块适用于65V — 500V。【附图说明】图1为本专利技术系统结构示意图。图2为DPS结构示意图。图3(a)为高压固态配电保护开关中的电流采集模块的电路图。图3(b)为低压固态配电保护开关中的电流采集模块的电路图。图4(a)为高压驱动模块和软开通软关断模块的电路图。图4(b)?图4(d)为高压驱动模块电流走向示意图。图4(e)为高压驱动模块的启动波形图。图5为触发锁存电路的电路图。【具体实施方式】下面结合附图并举实施例,对本专利技术进行详细描述。本专利技术提供了一种适用于多源输入的高压固态配电控制系统,该系统共有四路电源输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于多源输入的高压固态配电控制系统,其特征在于,该系统共有四路电源输入,分别为低压地面电源、低压蓄电池电源、高压地面电源和高压蓄电池电源;低压地面电源、低压蓄电池电源和低压负载均经过低压固态配电保护开关连接到低压母线,高压地面电源、高压蓄电池电源和高压负载均经过高压固态配电保护开关连接到高压母线;电源控制与配电管理模块连接各固态配电保护开关和计算机;在地面初始状态下,电源控制与配电管理模块通过固态配电保护开关的控制,令低压地面电源和高压地面电源向各自的负载供电,当接收到计算机的转电指令时,先将低压蓄电池电源和高压蓄电池电源与相应母线之间的固态配电保护开关接通,经过一定时间的延时后,将低压地面电源和高压地面电源与相应母线之间的固态配电保护开关关闭;电源控制与配电管理模块还通过固态配电保护开关的控制,实现对各负载的通断控制。

【技术特征摘要】
1.一种适用于多源输入的高压固态配电控制系统,其特征在于,该系统共有四路电源输入,分别为低压地面电源、低压蓄电池电源、高压地面电源和高压蓄电池电源; 低压地面电源、低压蓄电池电源和低压负载均经过低压固态配电保护开关连接到低压母线,高压地面电源、高压蓄电池电源和高压负载均经过高压固态配电保护开关连接到高压母线;电源控制与配电管理模块连接各固态配电保护开关和计算机; 在地面初始状态下,电源控制与配电管理模块通过固态配电保护开关的控制,令低压地面电源和高压地面电源向各自的负载供电,当接收到计算机的转电指令时,先将低压蓄电池电源和高压蓄电池电源与相应母线之间的固态配电保护开关接通,经过一定时间的延时后,将低压地面电源和高压地面电源与相应母线之间的固态配电保护开关关闭;电源控制与配电管理模块还通过固态配电保护开关的控制,实现对各负载的通断控制。2.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述高压固态配电保护开关和所述低压固态配电保护开关的整体组成相同,均包括开关管、采样电阻R1、电流采集模块、过流短路检测模块、高压驱动模块、触发锁存电路、软开通软关断模块; 开关管与采样电阻Rl串联后接于功率输入端和功率输出端之间; 电流采集模块,用于通过采集采样电阻Rl上的压降,获取负载电流; 过流短路检测模块,用于对所述负载电流进行过流、短路检测,输出故障信号; 触发锁存电路,对将航天器的OC脉冲指令锁存为驱动信号DRIVE来控制高压驱动模块;锁存时,将上电复位信号、开通指令、关断指令、故障信号进行逻辑结合,以共同控制高压驱动模块; 高压驱动模块,采用自举电路和充电泵协同工作,实现对开关管的连续驱动; 软开通软关断模块,实现对开关管的软开通和软关断功能; 其中,高压驱动模块具体包括由高边驱动芯片IR2127和自举电容C2构成的自举电路,以及由555定时器、二极管V6、V7和电容C4构成的充电泵; 对于高边驱动芯片IR2127,IR2127的IN端接驱动信号DRIVE,HO端通过软开通软关断模块接入开关管的栅极;VCC端接自+15V电源和隔离二极管V4的阳极,隔离二极管V4的阴极接VB端和自举电容C2的第一端;CS端和VS端互连,其连接点P接自举电容C2的第二端、开关管的漏极、555定时器的RESET端、555定时器的VCC端并经由电容C5接R_P0WER点,R_P0WER点通过并联的电阻RlO和Rll接地; 对于555定时器,55...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵建伟王磊崔凯王本东刘鹏崔战国
申请(专利权)人:中国航天科技集团公司第五研究院第五一三研究所
类型:发明
编号:201310614037
国别省市:

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