一种数字电源智能管理方法技术

本发明专利技术提供一种数字电源智能管理方法，包括：构建包括通用化硬件和智能化软件的数字电源系统；进行退化状态识别以确定该数字电源系统的当前健康水平；确定物理模型，并将该物理模型与实际采集传感信息进行融合估计，以获取该数字电源系统的故障信息；及基于该确定的当前健康水平和获取的故障信息，对该数字电源系统进行系统健康评估和预测。本发明专利技术的数字电源智能管理方法，满足高可靠性和智能健康管理技术要求，解决了制约了空间领域高质量发展的航天器电源领域的基础共性技术问题，进一步提高了当前航天器电源的可靠性和智能化水平，具备在轨监测和健康预测的能力，实现电源智能管理的技术提升。的技术提升。的技术提升。

【技术实现步骤摘要】
一种数字电源智能管理方法


[0001]本专利技术涉及数字电源。更具体地，涉及一种高可靠数字电源智能管理方法。

技术介绍

[0002]数字电源主要是开关电源的外特性，与传统的模拟电源相比，数字电源具有以下区别：1)数字电源的“通信”功能；2)数字电源的“数控”功能；3)数字电源对温度等参数监测功能。在复杂的多系统业务中，相对模拟电源，数字电源是通过软件编程来实现多方面的应用，其具备的可扩展性与重复使用性使用户可以方便更改工作参数，优化电源系统。另外，通过实时过电流保护与管理，它还可以减少外围器件的数量。具体地，在高性能系统应用中，由于可控因素较多、实时反应速度更快、需要多个模拟系统电源管理且复杂，数字电源具有更广泛的应用。
[0003]现有技术中，数字电源系统种类繁多，包括：固定输出数字电源、可调数字电源、开关数字电源、线性数字电源电源等等，各种数字电源具有不同特性如下：
[0004]1.固定输出数字电源的电源功能简单，输出电压不可调且没有智能化性能。这种电源往往应用于工业控制领域，例如PCL控制柜、变频器和变流器领域，一般用于给配电对象做二次电源输入。
[0005]2.可调数字电源是具备一定多功能化的电源调节器，这种电源最大的特点是可以任意调节输出电压，功率可以限定在一定范围内输出，具备简单的过欠压保护功能。
[0006]3.开关数字电源是一种应用较为广泛的电源，如家电手机笔记本等等电源适配器通常是运用了开关电源设计原理。这种电源的优点是其输入输出转换效率很高、体积可以做到很小，但由于电路上采用大量的开关控制元器件，所以其电能质量较差，对于一些电能质量要求较高的电子负载设备它并不能满足负载的供配电指标要求。
[0007]4.线性开关电源是一种变压器整流稳压输出的电源，其工作原理与开关电源完全不同。线性开关电源的核心电路是变压器和整流桥，这种方案设计的电能质量很好，但是它有一个很大的缺点是体积重量庞大，在应用上具有一定的局限性，尤其是在航空航天设备上，不能满足对空间体积以及重量的严苛的要求。
[0008]因此，在航空航天设备上，需要一种具有高可靠性和智能健康管理的数字电源智能管理方法。

技术实现思路

[0009]为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0010]一种数字电源智能管理方法，该方法包括：
[0011]构建数字电源系统，该数字电源系统包括通用化硬件和智能化软件；
[0012]进行退化状态识别，包括：将目的性能变量映射到对应健康因子以确定该数字电源系统的当前健康水平；
[0013]确定物理模型，并将该物理模型与实际采集传感信息进行融合估计，以获取该数
字电源系统的故障信息；及
[0014]基于该确定的当前健康水平和获取的故障信息，对该数字电源系统进行系统健康评估和预测。
[0015]可选地，通用化硬件支持多种通信标准，用于提供多种级别和类型的服务。
[0016]可选地，智能化软件被配置为三层结构，其中，最上层为系统任务层，中间层为业务处理层，最下层为基础功能和组件层；
[0017]该系统任务层包括用于智能化任务管理的任务管理单元和智能化系统管理的系统管理单元；
[0018]该业务处理层包括用于智能化射频的智能可重构天线和智能化射频单元、用于智能化运算的高速实时处理单元和高性能计算单元、和用于智能化存储的高性能存储单元；及
[0019]该基础功能和组件层包括性能分级交换网络和基础功能模块，其中该性能分级交换网络包括星上路由器及高速总线，该基础功能模块包括标准化电源模块、时钟单元及多功能接口单元。
[0020]可选地，进行退化状态识别时，
[0021]对于功率类核心元器件，采用电源品质、转换效率和阻抗来表征性能退化；
[0022]对于由逻辑门阵列组成的器件，采用读写速度和吞吐率来表征性能退化。
[0023]进一步可选地，表征性能退化方法包括：基于模型的退化表征方法和数据驱动的退化表征方法。
[0024]可选地，确定物理模型，并将该物理模型与实际采集传感信息进行融合估计，以获取该数字电源系统的故障信息包括：
[0025]确定具有预定精度的物理模型；及
[0026]在粒子滤波框架下将该物理模型与实际采集传感信息进行融合估计，以获取该数字电源系统的故障信息。
[0027]进一步可选地，该方法进一步包括：
[0028]采用多模型的故障诊断方法。
[0029]进一步可选地，在粒子滤波框架下将该物理模型与实际采集传感信息进行融合估计包括：
[0030]基于粒子滤波算法将该物理模型与实际采集传感信息进行融合估计。
[0031]可选地，基于该确定的当前健康水平和获取的故障信息，对该数字电源系统进行系统健康评估和预测包括：
[0032]基于该确定的当前健康水平和获取的故障信息，采用高斯过程回归方法对该数字电源系统进行系统健康评估和预测。
[0033]进一步可选地，采用高斯过程回归方法包括：
[0034]采用贝叶斯方法选择模型并确定参数。
[0035]本专利技术的有益效果如下：
[0036]本专利技术提供一种数字电源智能管理方法，包括：构建包括通用化硬件和智能化软件的数字电源系统；进行退化状态识别以确定该数字电源系统的当前健康水平；确定物理模型，并将该物理模型与实际采集传感信息进行融合估计，以获取该数字电源系统的故障
信息；及基于该确定的当前健康水平和获取的故障信息，对该数字电源系统进行系统健康评估和预测。
[0037]本专利技术提供的数字电源智能管理方法，满足高可靠性和智能健康管理技术要求。高可靠性设计表现在两个方面：一是当用电负载设备由于某种异常或故障运行而串扰牵连电源控制器工作时，电源控制器能够及时作出自我保护动作，并形成故障代码上传至智慧软件管理平台，通过大数据分析决策作出解决方案，待故障解除后系统能够自愈恢复运行；二是电源控制器设计了软硬件互补结合的运行方案，当上位机或者下位机软件失效工作时，该控制器依然能够单独依靠纯硬件电路继续保障系统和配电设备的基本运行。数字电源的智能化管理体现在该控制器在运行中加入了下位机软件算法的精确自动控制和上位机人机信息交互管理，使电源控制器能够按照用户思维定义电源的输出工作状态。本专利技术解决了制约了空间领域高质量发展的航天器电源领域的基础共性技术问题，进一步提高了当前航天器电源的可靠性和智能化水平，具备在轨监测和健康预测的能力，实现电源智能管理的技术提升。
附图说明
[0038]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0039]图1示出本专利技术实施例中数字电源智能管理方法总体研究结构框图。
[0040]图2示出本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数字电源智能管理方法，其特征在于，所述方法包括：构建数字电源系统，所述数字电源系统包括通用化硬件和智能化软件；进行退化状态识别，包括：将目的性能变量映射到对应健康因子以确定所述数字电源系统的当前健康水平；确定物理模型，并将所述物理模型与实际采集传感信息进行融合估计，以获取所述数字电源系统的故障信息；及基于所述确定的当前健康水平和获取的故障信息，对所述数字电源系统进行系统健康评估和预测。2.根据权利要求1所述的数字电源智能管理方法，其特征在于，所述通用化硬件支持多种通信标准，用于提供多种级别和类型的服务。3.根据权利要求1所述的数字电源智能管理方法，其特征在于，所述智能化软件被配置为三层结构，其中，最上层为系统任务层，中间层为业务处理层，最下层为基础功能和组件层；所述系统任务层包括用于智能化任务管理的任务管理单元和智能化系统管理的系统管理单元；所述业务处理层包括用于智能化射频的智能可重构天线和智能化射频单元、用于智能化运算的高速实时处理单元和高性能计算单元、和用于智能化存储的高性能存储单元；及所述基础功能和组件层包括性能分级交换网络和基础功能模块，其中所述性能分级交换网络包括星上路由器及高速总线，所述基础功能模块包括标准化电源模块、时钟单元及多功能接口单元。4.根据权利要求1所述的数字电源智能管理方法，其特征在于，所述进行退化状态识别时，对于功率类核心元器件，采用电源品质、转换效...

【专利技术属性】
技术研发人员：高奇，刘莉，吴中祥，杨建，董立岗，高猛，
申请(专利权)人：航天科工空间工程发展有限公司，
类型：发明
国别省市：