智能供配電裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種智能供配電裝置，包括主控制模塊、供電模塊、配電模塊，所述供電模塊和配電模塊分別與所述主控制模塊相連；所述主控制模塊包括微控制器、信號(hào)采集調(diào)理電路、I/O輸入輸出電路、鐵電存儲(chǔ)器；所述配電模塊包括功率開關(guān)、電源模塊、光電耦合器、緩沖器、運(yùn)算放大器；所述供電模塊包括功率開關(guān)、光電耦合器、緩沖器、運(yùn)算放大器、分流器、DC/DC模塊。所述智能供配電裝置還包括CAN通訊模塊，所述CAN通訊模塊與所述微控制器的相應(yīng)管腳相連，用于主控制模塊與上位機(jī)相互通信。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制和實(shí)時(shí)監(jiān)測，能夠?yàn)楣┡潆娤到y(tǒng)的工作狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷提供豐富的數(shù)據(jù)，有利于故障的快速定位，提升了供配電的信息化、數(shù)字化和智能化程度。
【專利說明】智能供配電裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種供配電裝置，尤其涉及一種基于CAN總線的智能供配電裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]我國的戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈發(fā)射車輛正在向高機(jī)動(dòng)、高可靠、信息化、數(shù)字化、偽裝、隱形、抗電磁干擾、防核爆方向發(fā)展。隨著發(fā)射平臺(tái)上電子儀器設(shè)備越來越多，各種電源設(shè)備和電纜數(shù)量日益增多、功能越來越齊全，使得發(fā)射平臺(tái)對供配電裝置的要求也越來越高。
[0003]傳統(tǒng)的直流配電箱存在體積大、質(zhì)量重、擴(kuò)展通用性差、布置和維修不方便、智能化程度不高、重復(fù)設(shè)計(jì)嚴(yán)重等問題。如果在直流配電箱上設(shè)置CAN總線網(wǎng)絡(luò)，雖然能夠提升發(fā)射平臺(tái)供配電的信息化程度，但由于增多了配電箱內(nèi)的元件及接口數(shù)量，使得配電裝置的可靠性降低。
[0004]目前，采用CPU微處理器進(jìn)行信號(hào)的處理、通過通訊模塊將數(shù)據(jù)在微處理器與上位機(jī)之間傳送已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域得到發(fā)展，然而，在智能供配電領(lǐng)域，怎樣將電壓電流信號(hào)進(jìn)行有效的處理、采集調(diào)理，并輸入微控制器進(jìn)行控制，創(chuàng)造一種便于維護(hù)、結(jié)構(gòu)緊湊的智能供電系統(tǒng)，使之更好地滿足下級(jí)用電設(shè)別的需求是尚需解決的問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]為了解決上述問題，本實(shí)用新型提供了一種智能供配電裝置，包括主控制模塊、供電模塊、配電模塊。
[0006]一種智能供配電裝置，包括供電模塊和配電模塊，所述配電模塊包括功率開關(guān)、電源模塊、光電耦合器、緩沖器、運(yùn)算放大器；
[0007]所述供電模塊包括功率開關(guān)、光電耦合器、緩沖器、運(yùn)算放大器、分流器、DC/DC模塊。
[0008]所述供電模塊和配電模塊分別設(shè)置有兩個(gè)功率開關(guān)，互為備份；
[0009]所述信號(hào)采集調(diào)理電路用于采集信號(hào)并進(jìn)行處理；
[0010]所述DC/DC模塊用于對電源母線的電壓進(jìn)行調(diào)理，以輸出符合下級(jí)用電設(shè)備用電需要的電壓值；
[0011]所述鐵電存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)控制量以及輸入輸出參數(shù)。
[0012]所述供電模塊中，所述功率開關(guān)和手動(dòng)備保開關(guān)分別連接在電源母線上；
[0013]所述功率開關(guān)依次連接光電耦合器、緩沖器、運(yùn)算放大器和分流器；
[0014]所述分流器的輸出端連接所述DC/DC模塊；
[0015]所述DC/DC模塊分別連接信號(hào)采集調(diào)理電路和下級(jí)用電設(shè)備。
[0016]所述配電模塊中，所述功率開關(guān)、所述手動(dòng)備保開關(guān)、所述電源模塊分別連接在電源母線上；
[0017]所述功率開關(guān)與電源母線之間還連接有光電耦合器；
[0018]所述功率開關(guān)的輸出端依次連接緩沖器、運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器的輸出端連接所述信號(hào)采集調(diào)理電路。
[0019]所述功率開關(guān)采用英飛凌BTS555型號(hào)，所述光電耦合器采用HMHA2801A型號(hào)，所述電源模塊采用迪賽SF24D12-10W型號(hào)，所述緩沖器采用TI公司的⑶74HC4051M型號(hào)，所述分流器采用BWSR3-10mQ型號(hào)。
[0020]所述供電模塊采用兩塊相互并聯(lián)的DC/DC模塊PAF500F24-28，兩塊DC/DC模塊的第一管腳、第四管腳、第五管腳、第十一管腳、第十四管腳相互并聯(lián)；
[0021]所述DC/DC模塊PAF500F24-28的第一管腳接輸入端，第二管腳接地，其第一管腳與第三管腳通過電阻相連，第二管腳與第四管腳相連，第一管腳與第二管腳之間連接多個(gè)電容，用于穩(wěn)壓濾波，所述DC/DC模塊PAF500F24-28的第十二管腳與第十三管腳之間采用可調(diào)電阻和普通電阻相連，其第五、六、七管腳相連，其第八、九、十、十一管腳相連；
[0022]所述DC/DC模塊PAF500F24-28的第五管腳和第i^一管腳之間并聯(lián)有多個(gè)電容，用于穩(wěn)壓濾波，第十一管腳接地；
[0023]所述配電模塊采用兩塊相互并聯(lián)的功率開關(guān)BTS555，所述兩塊功率開關(guān)BTS555的第一管腳、第五管腳相連，并為輸出端；其第三管腳相連并連接電源母線；
[0024]所述兩塊功率開關(guān)BTS555的第二管腳分別連接兩個(gè)光電耦合器的第四管腳；
[0025]所述兩個(gè)光電耦合器的第一管腳分別通過電阻連接至1輸入端。
[0026]所述智能供配電裝置還包括主控制模塊，所述主控制模塊包括微控制器；
[0027]所述供電模塊和配電模塊分別與所述主控制模塊相連；
[0028]所述主控制模塊包括微控制器、信號(hào)采集調(diào)理電路、I/O輸入輸出電路、鐵電存儲(chǔ)器；
[0029]所述智能供配電裝置還包括CAN通訊模塊，用于主控制模塊與上位機(jī)相互通信；
[0030]所述微控制器用于接收電源母線的信號(hào)并發(fā)出開關(guān)量控制信號(hào)、接收狀態(tài)量反饋以及通過CAN通訊模塊與上位機(jī)進(jìn)行相互通信；
[0031 ] 所述CAN通訊模塊集成在所述微控制器中。
[0032]所述信號(hào)采集調(diào)理電路包括電壓信號(hào)采集調(diào)理電路和電流信號(hào)采集調(diào)理電路；
[0033]所述電壓信號(hào)采集調(diào)理電路包括運(yùn)算放大器，采用型號(hào)為AD8605ARTZ ；
[0034]所述電流信號(hào)采集調(diào)理電路包括多路復(fù)用器⑶74HC4051和隔離運(yùn)算放大器IS0124U。
[0035]工作過程:所述供電模塊與配電模塊的功率開關(guān)連接直流母線。所述微控制器將開關(guān)量信號(hào)發(fā)送給所述供電模塊的功率開關(guān)，所述功率開關(guān)接通并傳送直流母線電壓給DC/DC模塊輸入，DC/DC模塊提供較高的穩(wěn)定電壓。所述DC/DC模塊的輸出電流和電壓通過信號(hào)采集調(diào)理電路，信號(hào)采集調(diào)理電路將采集到的模擬量信號(hào)和工作狀態(tài)反饋至所述微控制器。所述微控制器將開關(guān)量信號(hào)發(fā)送給配電模塊的功率開關(guān)，所述配電模塊的功率開關(guān)將采樣調(diào)理后的電流和電壓信號(hào)發(fā)送給微控制器。所述微控制器還通過CAN通信模塊與上位機(jī)進(jìn)行通信。所述供電模塊與所述配電模塊將處理后的電壓輸出，供下級(jí)用電設(shè)備使用。
[0036]本實(shí)用新型通過CAN總線實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制和實(shí)時(shí)監(jiān)測，能夠?yàn)楣┡潆娤到y(tǒng)的工作狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷提供豐富的數(shù)據(jù)，有利于故障的快速定位，提升了供配電的信息化、數(shù)字化和智能化程度，適應(yīng)未來型號(hào)在信息化方面的發(fā)展，也符合分布式網(wǎng)絡(luò)電源的供配電發(fā)展趨勢。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖2為本實(shí)用新型的配電模塊原理圖；
[0039]圖3為本實(shí)用新型的供電模塊原理圖；
[0040]圖4為本實(shí)用新型的電壓信號(hào)采集調(diào)理電路；
[0041]圖5為本實(shí)用新型的電流信號(hào)采集調(diào)理電路。

【具體實(shí)施方式】
[0042]下面結(jié)合附圖1對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述:
[0043]本實(shí)施例一種智能供配電裝置，包括主控制模塊1、供電模塊2、配電模塊3。
[0044]供電模塊2和配電模塊3分別與主控制模塊相連。
[0045]主控制模塊I包括微控制器、信號(hào)采集調(diào)理電路、I/O輸入輸出電路、鐵電存儲(chǔ)器；
[0046]配電模塊3包括功率開關(guān)、電源模塊、光電耦合器、緩沖器、運(yùn)算放大器；
[0047]供電模塊2包括功率開關(guān)、光電耦合器、緩沖器、運(yùn)算放大器、分流器、DC/DC模塊。
[0048]智能供配電裝置還包括CAN通訊模塊，CAN通訊模塊集成在微控制器中，用于主控制模塊與上位機(jī)相互通信。
[0049]供電模塊和配電模塊分別設(shè)置有兩個(gè)功率開關(guān)，互為備份；
[0050]微控制器用于接收電源母線的信號(hào)并發(fā)出開關(guān)量控制信號(hào)、接收狀態(tài)量反饋以及通過CAN通訊模塊與上位機(jī)進(jìn)行相互通信；
[0051]信號(hào)采集調(diào)理電路用于采集信號(hào)并進(jìn)行處理，將處理后的信號(hào)輸入微控制器；
[0052]I/O輸入輸出電路用于輸出微控制器的控制器信號(hào)；
[0053]DC/DC模塊用于對電源母線的電壓進(jìn)行調(diào)理，以輸出符合下級(jí)用電設(shè)備用電需要的電壓值。
[0054]供電模塊2中，功率開關(guān)和手動(dòng)備保開關(guān)分別連接在電源母線上；
[0055]功率開關(guān)依次連接光電耦合器、緩沖器、運(yùn)算放大器和分流器；
[0056]分流器的輸出端連接所述DC/DC模塊；
[0057]DC/DC模塊分別連接信號(hào)采集調(diào)理電路和下級(jí)用電設(shè)備；
[0058]DC/DC模塊還與微控制器的相應(yīng)管腳相連。
[0059]配電模塊3中，功率開關(guān)、手動(dòng)備保開關(guān)、電源模塊分別連接在電源母線上；
[0060]功率開關(guān)與電源母線之間還連接有光電耦合器；
[0061]功率開關(guān)的輸出端依次連接緩沖器、運(yùn)算放大器，運(yùn)算放大器的輸出端連接信號(hào)采集調(diào)理電路。
[0062]本實(shí)施例中，功率開關(guān)采用英飛凌BTS555型號(hào)，光電耦合器采用HMHA280IA型號(hào)，電源模塊采用迪賽SF24D12-10W型號(hào)，緩沖器采用TI的⑶74HC4051M型號(hào)，分流器采用BWSR3-10mQ 型號(hào)。
[0063]如圖2所示，配電模塊采用兩塊相互并聯(lián)的功率開關(guān)BTS555，兩塊功率開關(guān)BTS555的第一管腳、第五管腳相連，并為輸出端；其第三管腳相連并連接電源母線。兩塊功率開關(guān)BTS555的第二管腳分別連接兩個(gè)光電耦合器的第四管腳。兩個(gè)光電耦合器的第一管腳分別通過電阻連接至1輸入端。
[0064]如圖3所示，供電模塊采用兩塊相互并聯(lián)的DC/DC模塊PAF500F24-28，兩塊DC/DC模塊的第一管腳、第四管腳、第五管腳、第i^一管腳、第十四管腳相互并聯(lián)。DC/DC模塊PAF500F24-28的第一管腳接輸入端，第二管腳接地，其第一管腳與第三管腳通過電阻相連，第二管腳與第四管腳相連，第一管腳與第二管腳之間連接多個(gè)電容，用于穩(wěn)壓濾波，DC/DC模塊PAF500F24-28的第十二管腳與第十三管腳之間采用滑動(dòng)變阻器和普通電阻相連，其第五、六、七管腳相連，其第八、九、十、i^一管腳相連。DC/DC模塊PAF500F24-28的第五管腳和第十一管腳之間并聯(lián)有多個(gè)電容，用于穩(wěn)壓濾波，第十一管腳接地。
[0065]DC/DC模塊PAF500F24-28的15、16管腳輸出的電流和電壓信號(hào)輸入微控制器。
[0066]工作過程:所述供電模塊與配電模塊的功率開關(guān)連接直流母線。所述微控制器將開關(guān)量信號(hào)發(fā)送給所述供電模塊的功率開關(guān)，所述功率開關(guān)接通并傳送直流母線電壓給DC/DC模塊輸入，DC/DC模塊提供較高的穩(wěn)定電壓。所述DC/DC模塊的輸出電流和電壓通過信號(hào)采集調(diào)理電路，信號(hào)采集調(diào)理電路將采集到的模擬量信號(hào)和工作狀態(tài)反饋至所述微控制器。所述微控制器將開關(guān)量信號(hào)發(fā)送給配電模塊的功率開關(guān)，該開關(guān)量信號(hào)經(jīng)由信號(hào)采集調(diào)理電路采樣調(diào)理后，輸入微控制器。所述微控制器還通過CAN通信模塊與上位機(jī)進(jìn)行通信。所述供電模塊與所述配電模塊將處理后的電壓輸出，供下級(jí)用電設(shè)備使用。
[0067]本實(shí)施方式中智能供配電裝置有四路直流輸出，每路輸出均可為負(fù)載提供控制用電和功率用電，其中控制用電的輸出是直接取自直流母線的輸出(未穩(wěn)壓)，功率用電的輸出是直流母線的輸入經(jīng)隔離穩(wěn)壓后的輸出，其穩(wěn)態(tài)輸出電壓從24V到32V可調(diào)。
[0068]本實(shí)施例的智能供配電裝置具備輸出電壓/電流、DC/DC模塊工作狀態(tài)等參數(shù)采集和實(shí)時(shí)監(jiān)測功能。輸出電壓通過精密電阻分壓采集、輸出電流通過πιΩ級(jí)精密電阻采集，采集到的電壓/電流首先經(jīng)過由運(yùn)算放大器等組成的信號(hào)處理電路處理成接近5V的電壓信號(hào)，再經(jīng)過由多路電子開關(guān)和模擬隔離放大器等組成的電路進(jìn)行循環(huán)選通和隔離后送到單片機(jī)XC164的模/數(shù)轉(zhuǎn)換接口進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換；并根據(jù)采樣信息進(jìn)行故障診斷，在上位機(jī)要求上傳信息或發(fā)生故障時(shí)可以將當(dāng)前采集到的信息或故障狀態(tài)發(fā)送給上位機(jī)。
[0069]信號(hào)采集調(diào)理電路包括電壓信號(hào)采集調(diào)理電路和電流信號(hào)采集調(diào)理電路。
[0070]如圖4所示，電壓信號(hào)采集調(diào)理電路中，包括運(yùn)算放大器AD8605ARTZ ；DC/DC模塊輸出電壓從DCOUT ;分壓后的電壓信號(hào)DCO輸出后再輸入微控制器。
[0071]如圖5所示為電流信號(hào)采集調(diào)理電路，包括多路復(fù)用器⑶74HC4051，隔離運(yùn)算放大器IS0124U，A21-A24管腳為待調(diào)理的電流信號(hào)輸入端口。調(diào)理后的電流信號(hào)再輸入微控制器。
[0072]本實(shí)施例的智能供配電裝置設(shè)計(jì)了手動(dòng)備保功能。在正常工作狀態(tài)下，上位機(jī)通過CAN總線采用指令對智能供配電裝置進(jìn)行程序控制；但當(dāng)單元程序控制部分出現(xiàn)故障時(shí)，可以手動(dòng)接通斷路器，確保單元能夠正常為下級(jí)用電負(fù)載供、配電。
[0073]以上的實(shí)施例僅僅是對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本實(shí)用新型的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種智能供配電裝置，包括供電模塊(2)和配電模塊(3)，其特征在于， 還包括信號(hào)采集調(diào)理電路用于采集信號(hào)并進(jìn)行處理； 還包括鐵電存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)控制量以及輸入輸出參數(shù)； 所述配電模塊(3)包括功率開關(guān)、手動(dòng)備保開關(guān)、電源模塊、光電耦合器、緩沖器、運(yùn)算放大器； 所述供電模塊(2)包括功率開關(guān)、手動(dòng)備保開關(guān)、光電耦合器、緩沖器、運(yùn)算放大器、分流器、DC/DC模塊； 所述供電模塊(2)和配電模塊(3)分別設(shè)置有兩個(gè)功率開關(guān)，互為備份； 所述DC/DC模塊用于對電源母線的電壓進(jìn)行調(diào)理，以輸出符合下級(jí)用電設(shè)備用電需要的電壓值； 所述供電模塊(2)中，所述功率開關(guān)和手動(dòng)備保開關(guān)分別連接在電源母線上； 所述功率開關(guān)依次連接光電耦合器、緩沖器、運(yùn)算放大器和分流器； 所述分流器的輸出端連接所述DC/DC模塊； 所述DC/DC模塊分別連接信號(hào)采集調(diào)理電路和下級(jí)用電設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能供配電裝置，其特征在于， 所述配電模塊(3)中，所述功率開關(guān)、所述手動(dòng)備保開關(guān)、所述電源模塊分別連接在電源母線上； 所述功率開關(guān)與電源母線之間還連接有光電耦合器； 所述功率開關(guān)的輸出端依次連接緩沖器、運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器的輸出端連接所述信號(hào)采集調(diào)理電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能供配電裝置，其特征在于，所述功率開關(guān)采用英飛凌BTS555型號(hào)，所述光電耦合器采用HMHA280IA型號(hào)，所述電源模塊采用迪賽SF24D12-10W型號(hào)，所述緩沖器采用TI公司的⑶74HC4051M型號(hào)，所述分流器采用BWSR3_10mQ型號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能供配電裝置，其特征在于， 所述供電模塊(2)采用兩塊相互并聯(lián)的DC/DC模塊PAF500F24-28，兩塊DC/DC模塊的第一管腳、第四管腳、第五管腳、第十一管腳、第十四管腳相互并聯(lián)； 所述DC/DC模塊PAF500F24-28的第一管腳接輸入端，第二管腳接地，其第一管腳與第三管腳通過電阻相連，第二管腳與第四管腳相連，第一管腳與第二管腳之間連接多個(gè)電容，用于穩(wěn)壓濾波，所述DC/DC模塊PAF500F24-28的第十二管腳與第十三管腳之間采用可調(diào)電阻和普通電阻相連，其第五、六、七管腳相連，其第八、九、十、十一管腳相連； 所述DC/DC模塊PAF500F24-28的第五管腳和第十一管腳之間并聯(lián)有多個(gè)電容，用于穩(wěn)壓濾波，第十一管腳接地； 所述配電模塊(3)采用兩塊相互并聯(lián)的功率開關(guān)BTS555，所述兩塊功率開關(guān)BTS555的第一管腳、第五管腳相連，并為輸出端；其第三管腳相連并連接電源母線； 所述兩塊功率開關(guān)BTS555的第二管腳分別連接兩個(gè)光電耦合器的第四管腳； 所述兩個(gè)光電耦合器的第一管腳分別通過電阻連接至1輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能供配電裝置，其特征在于， 還包括主控制模塊(I)，所述主控制模塊(I)包括微控制器； 所述供電模塊(2)和配電模塊(3)分別與所述主控制模塊(I)相連； 所述主控制模塊(I)包括微控制器、信號(hào)采集調(diào)理電路、I/o輸入輸出電路、鐵電存儲(chǔ)器； 所述智能供配電裝置還包括CAN通訊模塊，用于主控制模塊(I)與上位機(jī)相互通信；所述微控制器用于接收電源母線的信號(hào)并發(fā)出開關(guān)量控制信號(hào)、接收狀態(tài)量反饋以及通過CAN通訊模塊與上位機(jī)進(jìn)行相互通信； 所述CAN通訊模塊集成在所述微控制器中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能供配電裝置，其特征在于， 所述信號(hào)采集調(diào)理電路包括電壓信號(hào)采集調(diào)理電路和電流信號(hào)采集調(diào)理電路； 所述電壓信號(hào)采集調(diào)理電路包括運(yùn)算放大器，采用型號(hào)為AD8605ARTZ ； 所述電流信號(hào)采集調(diào)理電路包括多路復(fù)用器⑶74HC4051和隔離運(yùn)算放大器IS0124U。
【文檔編號(hào)】H02J13/00GK204118854SQ201420272054
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日
【發(fā)明者】楊琰, 歐陽松, 胡永紅, 李瑞夫, 朱小波 申請人:北京航天發(fā)射技術(shù)研究所, 中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院