[發(fā)明專利]一種基于雙冗余電路的智能固態(tài)配電控制器及控制方法

有效

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• 申請日: 2018-11-21
• 公開（公告）號: CN109450064B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周天熠;王昕;趙雪梅;魏來;祝京;叢偉;張霖;羅興科;張大銘;嚴(yán)帥
• 申請（專利權(quán)）人: 北京宇航系統(tǒng)工程研究所;中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
• 主分類號: H02J7/34
• 分類號: H02J7/34;H03K17/687
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 徐輝

本發(fā)明涉及一種基于雙冗余電路的智能固態(tài)配電控制器及控制方法，配電執(zhí)行部分均采用雙機(jī)熱備份的方式實(shí)現(xiàn)，避免單點(diǎn)失效；配電檢測部分采用單獨(dú)的5V供電，且與配電執(zhí)行部分完全隔離，確保檢測部分故障時，不影響配電功能。配電執(zhí)行部分中的配電開關(guān)采用固體繼電器的實(shí)現(xiàn)方案，同時在遙測支路、外安支路加入了防電流反灌電路，防止配電開關(guān)在采用固態(tài)輸出形式下引起的電流反灌問題。為了提高配電輸出可靠性，SSPC所有配電開關(guān)均采用雙冗余熱備份的方式實(shí)現(xiàn)，且冗余的配電開關(guān)之間為完全隔離，避免電路中的共因問題造成冗余配電開關(guān)的失效。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于雙冗余電路的智能固態(tài)配電控制器及控制方法，屬于供配電技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

固態(tài)功率控制器(Solid State Power Controller,簡稱為SSPC)一種新型的智能固態(tài)開關(guān)，具有反時限過流保護(hù)、故障限流、短路故障保護(hù)等功能，是飛行器配電系統(tǒng)發(fā)展的趨勢，將逐漸取代繼電器、接觸器以及保險絲的傳統(tǒng)配電模式，成為飛行器主流配電核心器件。它不僅可以根據(jù)任務(wù)的需求實(shí)現(xiàn)對負(fù)載的通斷控制，而且在負(fù)載或配電線路出現(xiàn)過流或短路等故障時可以迅速斷開發(fā)生故障的負(fù)載電路部分，以實(shí)現(xiàn)電源的不中斷供電，并為電源和配電系統(tǒng)提供全面保護(hù)。它是以半導(dǎo)體功率管為核心構(gòu)成的智能固態(tài)開關(guān)電器，接通和斷開電路不產(chǎn)生電弧，因此可靠性高；體積重量相比接觸器、繼電器等機(jī)械式開關(guān)大大降低，功率密度高；并具有反時限過流保護(hù)、故障限流、短路故障保護(hù)功能等功能。因此，在配電器的設(shè)計研發(fā)中具有很大的優(yōu)勢。

配電模塊作為彈上配電器和地面配電控制組合中實(shí)現(xiàn)配電控制和配電測量的關(guān)鍵部分，主要具有供配電控制驅(qū)動、電流電壓及狀態(tài)檢測等功能，對測量系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取起著非常重要的作用。但是，之前使用的配電器缺乏冗余模塊，存在單點(diǎn)故障風(fēng)險，可靠性不夠高；同時，存在設(shè)計復(fù)雜、體積、重量和功耗都偏大的情況，不利于型號在未來發(fā)展中長期使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于雙冗余電路的智能固態(tài)配電控制器及控制方法，解決了原有基于接觸器、繼電器等機(jī)械式開關(guān)等配電設(shè)備功耗高、體積重量大、設(shè)計復(fù)雜，質(zhì)量可靠性低等諸多問題。采用通用化、成熟化的思路，進(jìn)一步縮短了設(shè)計和研制的周期，還優(yōu)化了結(jié)構(gòu)與布局設(shè)計，更適應(yīng)型號裝配和使用的需求。

本發(fā)明目的通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

提供一種基于雙冗余電路的智能固態(tài)配電控制器，包括控制模塊、多個隔離驅(qū)動模塊和固態(tài)配電執(zhí)行模塊；

固態(tài)配電執(zhí)行模塊包括三路控制開關(guān)，對應(yīng)控制三路配電支路；

隔離驅(qū)動模塊用于隔離控制信號，并基于控制信號驅(qū)動一個控制開關(guān)；

控制模塊接收到外部發(fā)送的電池激活信號后，輸出控制信號，控制第三路控制開關(guān)導(dǎo)通保持設(shè)定時間，接通第三路配電支路，激活測量系統(tǒng)電池；一段時間后，控制模塊輸出控制信號，控制第一路控制開關(guān)導(dǎo)通，接通第一配電支路為遙測負(fù)載提供電流，控制第二路控制開關(guān)導(dǎo)通，接通第二配電支路為外測安全負(fù)載提供電流。

優(yōu)選的，隔離驅(qū)動模塊檢測輸出的驅(qū)動電壓，進(jìn)行隔離后，反饋至控制模塊，進(jìn)行驅(qū)動狀態(tài)監(jiān)控。

優(yōu)選的，控制開關(guān)采用MOS功率器件。

優(yōu)選的，每個隔離驅(qū)動模塊包括信號隔離模塊、MOSFET驅(qū)動模塊、隔離電源、第一電阻、第一二極管；隔離電源提供驅(qū)動MOS功率器件的第一驅(qū)動電壓及經(jīng)支路輸出的第二驅(qū)動電壓；第一驅(qū)動電壓經(jīng)MOSFET驅(qū)動模塊輸出端連接MOS功率器件的柵極，MOS功率器件的源極接地，第二驅(qū)動電壓經(jīng)第一電阻和第一二極管連接MOS功率器件的漏極；控制模塊輸出的控制信號經(jīng)信號隔離模塊隔離后連接隔離模塊的輸入端；第一電阻與第一二極管正極的連接端作為檢測端，反饋檢測電壓，經(jīng)隔離模塊隔離后反饋至控制模塊。