一種具有防潛通功能的固態(tài)功率控制器和控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及配電系統(tǒng)，具體涉及一種具有防潛通功能的固態(tài)功率控制器和控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，傳統(tǒng)的直流用電器均采用熔電器、機械開關(guān)等進行電路保護、加斷電源，該種電路設(shè)計不可避免存在機械特性差、一致性差、開關(guān)壽命有限的弊端，不能滿足航空、航天等苛刻環(huán)境的使用，固態(tài)功率控制器是集繼電器的轉(zhuǎn)換功能和斷路器的保護功能于一體的固態(tài)元器件，是和固態(tài)配電系統(tǒng)相配套的控制負載通斷的開關(guān)裝置。它具有無觸點、無電弧、無噪聲、響應(yīng)快、電磁干擾小、壽命長、可靠性高以及便于計算機遠程控制等優(yōu)點，適用于高安全性，高可靠性要求的航空航天以及武器裝備配電系統(tǒng)中。
[0003]在安全性、可靠性要求極高的航空航天配電系統(tǒng)中，為了提高配電系統(tǒng)可靠性，一般采用多母線冗余備份的供電方式，普通SSPC由于Mosfet的寄生二極管，存在潛在通路，一旦出現(xiàn)母線電壓不均，或者帶容性負載時母線掉電就可能出現(xiàn)電流倒灌，引起災(zāi)難性后果。
[0004]而為了防止供配電系統(tǒng)存在潛在通路，發(fā)生電流倒灌繼而引發(fā)災(zāi)難性后果，現(xiàn)有配電系統(tǒng)一般采用串聯(lián)二極管的方式進行抑制，但二極管造成較大功耗，增大散熱難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有防潛通功能的固態(tài)功率控制器和控制方法，能夠有效避免電流倒灌引起供電系統(tǒng)故障，以及降低供電時的損耗。
[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種具有防潛通功能的固態(tài)功率控制器，包括串聯(lián)在母線和地之間的第一場效應(yīng)管、第二場效應(yīng)管、采樣電阻和負載，所述第一場效應(yīng)管和第二場效應(yīng)管反向串聯(lián)，還包括電流采樣電路、AD轉(zhuǎn)換電路、處理器和驅(qū)動電路；
[0007]所述電流采樣電路，與所述采樣電阻連接，用于采集所述采樣電阻的模擬電流信號；
[0008]所述AD轉(zhuǎn)換電路，與所述電流采樣電路連接，用于將模擬電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電流?目號;
[0009]所述處理器，與所述AD轉(zhuǎn)換電路連接，用于根據(jù)數(shù)字電流信號判斷是否需要開啟保護功能，以及在需要開啟保護功能時，發(fā)送驅(qū)動信號給所述驅(qū)動電路；
[0010]所述驅(qū)動電路，分別與所述處理器、所述第一場效應(yīng)管和所述第二場效應(yīng)管連接，用于根據(jù)所述驅(qū)動信號同時驅(qū)動所述第一場效應(yīng)管和所述第二場效應(yīng)管關(guān)斷。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:通過在母線上反向串聯(lián)兩個場效應(yīng)管，然后采集采樣電阻上的電流，在轉(zhuǎn)換為數(shù)字量電流信號后，進而通過處理器判斷是否需要開啟保護功能，當需要時，則發(fā)送驅(qū)動信號驅(qū)動兩個場效應(yīng)管同時關(guān)斷，從而實現(xiàn)保護功能，且由于第二場效應(yīng)管反向串聯(lián)，當關(guān)斷時，其相當于一個二極管，能夠有效防止?jié)撛诨芈泛碗娏鞯构啵⑶也捎脠鲂?yīng)管能偶降低功耗。
[0012]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進:
[0013 ]進一步，所述保護功能包括:電流反向保護功能、12T過流反時限保護功能和短路立即保護功能;具體的判斷過程為:判斷數(shù)字量的電流信號是否為負值，若為負值，則表示需要開啟電流反向保護功能;若超過設(shè)定值而未達到短路值，則表示需要開啟I2T過流反時限保護功能;若超過短路值，則表示需要開啟短路立即保護功能。
[0014]進一步，還包括輸入采樣電路，與所述固態(tài)功率控制器的輸入端口連接，采集所述固態(tài)功率控制器的模擬輸入電壓，并經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸入電壓后，發(fā)送至所述處理器判斷所述輸入電壓是否正常，并將判斷結(jié)果保存，以被用戶調(diào)用和查看。
[0015]采用上述進一步方案的有益效果是:通過采集固態(tài)功率控制器的輸入電壓，并經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的輸入電壓后，發(fā)送至處理器判斷輸入電壓是否正常，從而實現(xiàn)監(jiān)測固態(tài)功率控制器的輸入電壓是否正常工作，并將判斷結(jié)果保存，使得用戶在想了解輸入電壓狀況時，可以調(diào)用保存的數(shù)據(jù)。
[0016]進一步，還包括輸出采樣電路，與所述固態(tài)功率控制器的輸出端口連接，采集所述固態(tài)功率控制器的模擬輸出電壓，并經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸出電壓后，發(fā)送至所述處理器判斷所述輸出電壓是否正常，并將判斷結(jié)果保存，以被用戶調(diào)用和查看。
[0017]采用上述進一步方案的有益效果是:采集固態(tài)功率控制器的輸出電壓，并經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的輸出電壓后，發(fā)送至處理器判斷輸出電壓是否正常，從而實現(xiàn)監(jiān)測輸出給負載的電壓是否正常工作，并將判斷結(jié)果保存，使得用戶在想了解輸出電壓狀況時，可以調(diào)用保存的數(shù)據(jù)。
[0018]進一步，所述處理器包括FPGA或DSP或微處理器。
[0019]進一步，所述處理器還包括通信模塊，用于與上位機建立通信連接，并在用戶調(diào)用保存的判斷結(jié)果時，將所述保存的判斷結(jié)果發(fā)送至上位機顯示或接收上位機的指令驅(qū)動第一場效應(yīng)管和第二場效應(yīng)管開啟。
[0020]采用上述進一步方案的有益效果是:通過通信模塊與外部上位機通信，從而將保存的判斷結(jié)果發(fā)送至上位機顯示給用戶，從而使用戶了解控制器的輸入電壓和輸出電壓的正常與否，以及將上位機的指令發(fā)送至處理器并執(zhí)行指令。
[0021]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的另一種技術(shù)方案如下:一種用于具有防潛通功能的固態(tài)功率控制器的控制方法，包括:
[0022]SI，電流采樣電路采集所述采樣電阻的模擬電流信號，并通過所述AD轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字電流信號；
[0023]S2，所述處理器根據(jù)數(shù)字電流信號判斷是否需要開啟保護功能，以及在需要開啟保護功能時，發(fā)送驅(qū)動信號給所述驅(qū)動電路；
[0024]S3，所述驅(qū)動電路根據(jù)所述驅(qū)動信號同時驅(qū)動所述第一場效應(yīng)管和所述第二場效應(yīng)管關(guān)斷。
[0025]本發(fā)明的有益效果是:通過在母線上反向串聯(lián)兩個場效應(yīng)管，然后采集采樣電阻上的電流，在轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的電流信號后，進而通過處理器判斷是否需要開啟保護功能，當需要時，則發(fā)送驅(qū)動信號驅(qū)動兩個場效應(yīng)管同時關(guān)斷，從而實現(xiàn)保護功能，且由于第二場效應(yīng)管反向串聯(lián)，當關(guān)斷時，其相當于一個二極管，能夠有效防止?jié)撛诨芈泛碗娏鞯构啵⑶也捎脠鲂?yīng)管能偶降低功耗。
[0026]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進:
[0027]進一步，所述SI還包括采集所述固態(tài)功率控制器的模擬輸入電壓，并經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸入電壓；
[0028]所述S2還包括將數(shù)字輸入電壓發(fā)送至所述處理器判斷所述輸入電壓是否正常，并將判斷結(jié)果保存，以供用戶調(diào)用和查看。
[0029]采用上述進一步方案的有益效果是:通過采集固態(tài)功率控制器的輸入電壓，并經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的輸入電壓后，發(fā)送至處理器判斷輸入電壓是否正常，從而實現(xiàn)監(jiān)測固態(tài)功率控制器的輸入電壓是否正常工作，并將判斷結(jié)果保存，使得用戶在想了解輸入電壓狀況時，可以調(diào)用保存的數(shù)據(jù)。
[0030]進一步，所述SI還包括采集所述固態(tài)功率控制器的模擬輸出電壓，并經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出電壓；
[0031]所述S2還包括將數(shù)字輸出電壓發(fā)送至所述處理器判斷所述輸出電壓是否正常，并將判斷結(jié)果保存，以供用戶調(diào)用和查看。
[0032]采用上述進一步方案的有益效果是:采集固態(tài)功率控制器的輸出電壓，并經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的輸出電壓后，發(fā)送至處理器判斷輸出電壓是否正常，從而實現(xiàn)監(jiān)測輸出給負載的電壓是否正常工作，并將判斷結(jié)果保存，使得用戶在想了解輸出電壓狀況時，可以調(diào)用保存的數(shù)據(jù)。
[0033]進一步，所述S3之后還包括S4，具體為:與上位機建立通信連接，并在用戶調(diào)用保存的判斷結(jié)果時，將所述保存的判斷結(jié)果發(fā)送至上位機顯示或接收上位機的指令驅(qū)動第一場效應(yīng)管和第二場效應(yīng)管開啟。
[0034]采用上述進一步方案的有益效果是:通過通信模塊與外部上位機通信，從而將保存的判斷結(jié)果發(fā)送至上位機顯示給用戶，從而使用戶能夠了解控制器的輸入電壓和輸出電壓的正常與否，以及將上位機的指令發(fā)送至處理器。
[0035 ]進一步，所述S2中保護功能包括電流反向保護功能、12T過流反時限保護功能和短路立即保護功能，具體的判斷過程為:判斷數(shù)字量的電流信號是否為負值，若為負值，則表示需要開啟電流反向保護功能;若超過設(shè)定值而未達到短路值，則表示需要開啟I2T過流反時限保護功能;若超過短路值，則表示需要開啟短路立即保護功能。
【附圖說明】
[0036]圖1為本發(fā)明一種具有防潛通功能的固態(tài)功率控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖2為本發(fā)明中三母線并聯(lián)冗余，且只有母線I工作時的等效電路圖；
[0038]圖3為本發(fā)明一種用于具有防潛通功能的固態(tài)功率控制器的控制方法的流程示意圖。
[0039]附圖中，各標號所代表的部件列表如下:
[0040]1、第一場效應(yīng)管，2、第二場效應(yīng)管，3、采樣電阻，4、電流采樣電路，5、AD轉(zhuǎn)換電路，
6、處理器，7、驅(qū)動電路，8、輸入采樣電路，9、輸出采樣電路。
【具體實施方式】
[0041]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0042]本發(fā)明中固態(tài)功率控制器簡寫為SSPC，Mosfetl和Mosfet2分別代表第一場效應(yīng)管和第二場效應(yīng)管；
[0043]如圖1所示，一種具有防潛通功能的固態(tài)功率控制器，包括串聯(lián)在母線和地之間的第一場效應(yīng)管1、第二場效應(yīng)管2、采樣電阻3和負載，所述第一場效應(yīng)管I和第二場效應(yīng)管2反向串聯(lián)，還包括電流采樣電路4、AD轉(zhuǎn)換電路5、處理器6和驅(qū)動電路7;
[0044]所述電流采樣電路4，與所述采樣電阻3連接，用于采集所述采樣電阻3的模擬電流信號；
[0045]所述AD轉(zhuǎn)換電路5，與所述電流采樣電路4連接，用于將模擬電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電流信號；
[0046]所述處理器6，與所述AD轉(zhuǎn)換電路5連接，用于根據(jù)數(shù)字量的電流信號判斷是否需要開啟保護功能，以及在需要開啟保護功能時，發(fā)送驅(qū)動信號給所述驅(qū)動電路7;
[0047]所述驅(qū)動電路7，為懸浮柵驅(qū)動電路，分別