一種模塊化的智能供配電裝置的制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明屬于供電技術領域，具體涉及一種模塊化的智能供配電裝置。
【背景技術】
[0002]作為武器系統重要的作戰裝備之一，對供配電系統性能要求較高，特別是對電源的高可靠性、維修性以及智能化提出了明確的要求。
[0003]現有技術中電源的缺陷主要集中在:1.電源模塊不具有熱插拔功能，一旦需要更換電源就必須對所有用電設備停電，及時只是更換一部分電源也是如此。2.電源沒有冗余設計。一旦電源損壞，只能更換電源。
【發明內容】
[0004]本發明的技術解決問題是:通過具有的熱插拔功能、并聯冗余功能以及智能供配電，提高供電系統的可靠性，實現供電系統的長時間不間斷供電以及智能化供電。
[0005]本發明的技術解決方案是:一種模塊化的智能供配電裝置，包括兩路電源輸出的6個通用電源模塊和2個互為備份配電控制器，其中，6個電源模塊分為兩組，每組包括3個電源模塊，配電控制器用于控制電源模塊組的切換。
[0006]如上所述的一種模塊化的智能供配電裝置，其中，所述的電源模塊包含輸入整流濾波單元、緩啟動單元、功率轉換單元、狀態上傳單元、開關機控制單元、并聯冗余單元、熱插拔功能單元，其中整流濾波單元用于對電源濾波，緩啟動單元用于啟動緩沖，功率轉換單元用于控制電源輸出功率，狀態上傳單元用于向外部傳輸電源狀態，開關機控制單元用于控制電源的導通和關閉，并聯冗余單元為冗余設計用于電源模塊中易壞件的備份，熱插拔功能單元用于實現熱插拔功能。
[0007]如上所述的一種模塊化的智能供配電裝置，其中，配電控制器包括:配電控制單元、電壓電流采集單元、數字單元，其中配電控制單元用于進行電源模塊選擇，電壓電流采集單元用于采集電源的電壓電流信息，數字單元用于模擬和數字信號轉換。
[0008]本發明與現有技術相比的優點在于:提高了電源的可靠性、維修性、智能化，可以實現電源模塊的熱插拔，并具有并聯冗余的功能，配電控制器具有不帶電插拔功能，兩個配電控制器具有互為備份功能，故可實現供配電系統的長時間不間斷供電。
【附圖說明】
[0009]附圖1為本發明具有熱插拔功能的智能供配電技術的結構外形示意圖；
[0010]附圖2為本發明電源配電組合的熱插拔連接器結構圖；
[0011]附圖3為本發明具有熱插拔功能的智能供配電技術的電路結構圖；
[0012]附圖4為本發明電源模塊緩啟動電路原理圖；
[0013]附圖5為本發明具有熱插拔功能的智能供配電系統并聯冗余原理圖；
[0014]附圖6為本發明配電控制器中的電壓電流采集單元的電路原理圖；
[0015]附圖7為本發明配電控制器中的數字單元電路結構圖；
[0016]附圖8為本發明配電控制器中的配電控制單元的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和實施例對本發明進行進一步描述。
[0018]如附圖1、附圖2和附圖3所示，本發明包含具有熱插拔功能的電源模塊1、配電控制器2以及內部電路:輸出電壓電流采集單元4、數字單元5、配電控制單元6。單相交流電源通過配電控制器2給電源模塊I供電，經過電源模塊I內部電路輸入整流濾波單元將交流220V電壓整流濾波為直流電壓，然后經過功率轉換單元轉換為直流28V電壓，給負載供電。電源模塊I接受配電控制器2信號通過開關機控制單元控制電源模塊開機和關機，開關機信號具有延時作用，當電源模塊I完全插好后，開機信號將電源模塊I打開，電源模塊I的開關機狀態通過狀態上傳單元將狀態信號上傳給配電控制器2。熱插拔功能單元和并聯冗余單元保證電源模塊I在不斷電插拔時正常工作，均衡輸出電流。配電控制單元6對配電控制器2的交流輸入進行通斷控制，為電源模塊1、數字單元5、輸出電壓電流采集單元4等電路供電；輸出電壓電流采集單元4采集電源模塊I的輸出電壓和電流送給數字單元5 ;數字單元5接受遠程網絡信號，實現配電輸出的接通及斷開動作。同時，采集電源模塊I的輸出電壓、輸出電流，各路配電輸出的狀態以及6臺電源模塊I的工作狀態上傳給系統。
[0019]實現熱插拔功能具體措施包括:a.在交流輸入電路中增加了輸入緩啟動電路，能夠將交流輸入沖擊電流抑制在可接受范圍之內，保證在帶電插拔時，連接器中交流輸入接觸件的電流應力滿足器件的降額要求，保證可靠性，輸入緩啟動電路如附圖4所示，緩啟動電路由緩啟動電阻RU緩啟動繼電器K3、二極管V2，緩啟動繼電器的供電+12V和緩啟動動作信號(SS)都是來自于配電控制器。在電源開機的初始時刻，交流電壓整流后通過緩啟動電阻Rl給高壓電容Cl、C2充電，配電控制器檢測到電源插接好信號后，延時300ms發出信號將緩啟動繼電器K3接通，將Rl短接，交流電壓通過K3閉合的觸點給功率部分供電，電源緩啟動過程完成。由于Rl的抑制作用，減小了電源開機時對輸入供電電路和電源中輸入器件的電流沖擊，同時也降低了電源在熱插拔時對輸入連接器中交流接觸件的電流應力，提高了電源的可靠性；b.在電源輸出端增加隔離二極管，隔離二極管可以保證電源的輸出在接入輸出直流母線時，其輸出電容不會因輸出直流母線上的電壓對電容瞬間充電產生的沖擊電流造成輸出直流母線的電壓跌落。當其中一臺電源輸出發生故障時，其輸出電壓降低，此時其輸出隔離二極管承受反向電壓截止，從而實現了故障電源與直流輸出母線的隔離。c.開機信號增加時序電路，電源插接好后，配電控制單元檢查到“電源插接好”信號后，通過緩啟動與開關機控制電路分別延時后，先后發出緩啟動和輸出開機信號，電源的輸出電壓逐漸上升，當電源輸出電壓上升到使串聯在輸出端的隔離二極管正向偏置時，該電源才輸出電流給負載。d.電源模塊的接口使用了具有熱插拔功能的連接器。
[0020]電源模塊I并聯冗余功能電路原理圖如圖5所示:電源完全相同，其中輸出電流最大的作為主電源，主電源是隨機的，其他作為從電源，從電源的輸出電流跟隨主電源的電流進行調整，從而實現電源間的并聯均流。若任意一臺發生故障，剩余的電源中輸出電流最大的成為主電源，與另外電源進行均流，繼續向負載供電。這種并聯均流的工作方式可以實現“互為熱備，同時輸出”的要求。電源功率轉換部分功率開關管的工作脈沖寬度是恒定的，控制開關頻率即可控制電源的輸出功率。多臺電源輸出并聯，在輸出電壓保持恒定的情況下，可以通過控制電源的開關頻率，使各電源的輸出電流一致。通過在每個電源上設置一個均流信號端口，該端口可以接收或傳輸同步脈沖信號，所有電源均按照同步脈沖同頻率工作。如圖5所示，變壓器Tl的原邊接到電源的均流端口，Tl副邊接到一起，通過Tl實現同步脈沖信號的傳輸，輸出電流最大的電源提供同步脈沖信號，從電源接受同步脈沖信號，調節電源開關頻率與主電源的開關頻率保持一致，從而，保證電源之間均流工作。
[0021]電源配電器中的電壓電流采集單元4電路原理圖如附圖6所示:電壓采集電路是由采樣電路和信號隔離電路組成，采樣電路包括采樣放大電阻Rl?R5、濾波電容Cl、C2、運算放大器(NI)組成，信號傳輸電路包括放大比例電阻R6、RlU RP1、運算放大器N3、N4、隔離線性光耦N2、濾波電容C3?C6以及其它輔助器件。電壓信號V02通過采樣放大電路將比例放大到50V:5V信號，然后經過信號隔離電路將V02S信號按1:1的比例傳輸給數字單元上傳給系統。電流采集電路實現機理同上。
[0022]電源配電器中的數字單元5電路結構圖如附圖7所示。數字單元5采用STM32系列32位ARM處理器為控制核心，配合模擬量采集、狀態控制輸出、狀態信號采集電路和網絡通信模塊等電路，實現了電源配電組合數字化的狀態控制和狀態采集。
[0023]處理器通過網絡通信模塊實現與控制計算機的通訊，兩者之間的信息交互采用以數據幀為基礎的通信方式，實現電源配電組合的數字化配電控制和信息采集功能。當控制計算機需要控制電源配電組合時，將相應的控制命令封裝成命令幀，通過網絡接口發送到處理器。處理器在收到控制計算機的數據幀后對其進行解析、校驗，得到正確的命令并執行命令所對應的控制功能；同時，處理器通過模擬量、狀態信號采集電路采集電源配電組合內部電路狀態信息，對其進行組幀處理后通過網絡通信模塊送到控制計算機。控制計算機在對收到的數據進行相應的解析后，得到電源配電組合當前的工作狀態，并在計算機軟件上進行顯示。
[0024]電源配電器中的配電控制單元6電路原理圖如附圖8所示。配電控制單元電路包括光耦(￥1)、二極管￥2、￥3、103管￥4、繼電器1(1、電阻1?1、1?2、電容(:1、02。當手動開關或網絡控制需要一路電源接通測控設備時，C-OCl為低電平，光耦Vl導通，V4導通，繼電器Kl線圈帶電，常開主觸點KlB閉合，第一路電源與負載接通。
[0025]上面對本發明的實施例作了詳細說明，上述實施方式僅為本發明的最優實施例，但是本發明并不限于上述實施例，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下作出各種變化。
【主權項】
1.一種模塊化的智能供配電裝置，其特征在于:包括兩路電源輸出的6個通用電源模塊和2個互為備份配電控制器，其中，6個電源模塊分為兩組，每組包括3個電源模塊，配電控制器用于控制電源模塊組的切換。2.如權利要求1所述的一種模塊化的智能供配電裝置，其特征在于:所述的電源模塊包含輸入整流濾波單元、緩啟動單元、功率轉換單元、狀態上傳單元、開關機控制單元、并聯冗余單元、熱插拔功能單元，其中整流濾波單元用于對電源濾波，緩啟動單元用于啟動緩沖，功率轉換單元用于控制電源輸出功率，狀態上傳單元用于向外部傳輸電源狀態，開關機控制單元用于控制電源的導通和關閉，并聯冗余單元為冗余設計用于電源模塊中易壞件的備份，熱插拔功能單元用于實現熱插拔功能。3.如權利要求2所述的一種模塊化的智能供配電裝置，其特征在于:配電控制器包括:配電控制單元、電壓電流采集單元、數字單元，其中配電控制單元用于進行電源模塊選擇，電壓電流采集單元用于采集電源的電壓電流信息，數字單元用于模擬和數字信號轉換。。
【專利摘要】本發明屬于供電技術領域，具體涉及一種模塊化的智能供配電裝置。一種具有熱插拔功能的智能供配電系統，包括兩路電源輸出的6個通用電源模塊和2個互為備份配電控制器，其中，6個電源模塊分為兩組，每組包括3個電源模塊，配電控制器用于控制電源模塊組的切換。本發明與現有技術相比的優點在于：提高了電源的可靠性、維修性、智能化，可以實現電源模塊的熱插拔，并具有并聯冗余的功能，配電控制器具有不帶電插拔功能，兩個配電控制器具有互為備份功能，故可實現供配電系統的長時間不間斷供電。
【IPC分類】H02J9/06
【公開號】CN105656183
【申請號】
【發明人】呂托, 黃晨, 孟鐳, 郝金杰, 汪文明, 張琦, 張占春, 呂日新
【申請人】北京航天萬源科技公司
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2014年11月15日