CN104270880A - 太阳模拟器及其灯阵的供电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳模拟器及其灯阵的供电装置，该太阳模拟器包括多个氙灯，还包括多个供电单元；一个供电单元为一个氙灯供电，包括主电源、触发电源、触发器和控制电路单元；控制电路单元包括控制器、第一、二、三继电器；触发器的输入端以及氙灯都通过第一继电器与触发电源电连接；触发器的输出端与氙灯电连接；第二继电器的输入端串联于触发电源与氙灯之间；主电源通过第三继电器与氙灯电连接；控制器用于控制第一继电器闭合，使得氙灯点燃；若检知到第二继电器闭合则控制第三继电器闭合，使得主电源为氙灯供电；之后，控制第一继电器断开，使得触发电源停止供电。本发明技术方案中，触发电源不持续供电，提高了太阳模拟器输出的稳定性。

Description

太阳模拟器及其灯阵的供电装置

技术领域

本发明涉及太阳模拟器领域，尤其涉及一种太阳模拟器及其灯阵的供电装置。

背景技术

太阳模拟器是模拟空间太阳辐照环境的设备，能够较为准确地模拟太阳辐照的准直性、均匀性和光谱特性。太阳模拟器作为空间探测技术发展的基础设备之一，已广泛地应用于地面测量试验和航天器热平衡试验中并发挥重要作用。

现有的太阳模拟器通常包括：灯阵及其供电装置。太阳模拟器的灯阵通常包括多个氙灯，供电装置包括多个供电单元，一个供电单元单独为一个氙灯供电。现有的供电单元的电路结构的示意图如图1所示，包括：主电源101、二极管102、辅助电源103、触发器104、开关器件105和自复位开关器件106。主电源101的正极通过二极管102连接到氙灯的阳极，负极与氙灯的阴极连接；辅助电源103的正极通过开关器件105连接到氙灯的阳极，负极与氙灯的阴极连接；辅助电源103的正极通过复位开关器件106与触发器104的一个输入端相连接，负极与触发器104的另一个输入端相连接；触发器104的两个输出端分别连接到氙灯的阳极、阴极。

现有的太阳模拟器中，供电单元为氙灯供电的过程为：自复位开关器件106受控(例如与该器件相连的按钮被技术人员按下)从断开的状态转换为导通的状态，辅助电源103为触发器104提供开启电压，触发器104产生并输出高压使得氙灯点燃；自复位开关器件106导通后进行自复位，恢复到断开的状态。氙灯点燃后进入稳定发光的状态，其两极之间的电压降低；此时，触发器104停止工作或不再产生高压，主电源101通过二极管102为氙灯供电，并且开关器件105受控导通而使得辅助电源103也为氙灯供电。

本发明的发明人注意到，现有的太阳模拟器的供电单元中，触发器104工作所需的开启电压通常较高，例如180V；而氙灯点燃后稳定发光时，其两极之间的电压通常较低，例如48V。也就是说，现有的辅助电源103既需要在较短的时间段内(例如几毫秒)提供较高的电压，又需要在较长的时间段内(例如几个小时或几天)持续进行较低的电压的供电；然而现有的辅助电源103在较长的时间段内持续进行低电压的供电过程中，通常存在其输出的电流和电压不稳定，从而影响氙灯发光的稳定性，影响整个太阳模拟器的发光效果。

而且，现有的太阳模拟器的供电单元中，二极管102虽然可以防止触发器104在点燃氙灯阶段输出的高电压对主电源101的影响，但是当主电源101通过二极管102为氙灯供电时，由于供电的电流通常较大(例如200A)，二极管102需要消耗大量的电能，降低了电能转换为氙灯发出的光能的效率，从而影响了太阳模拟器的发光效率。

因此，有必要提供一种更加稳定、高效的太阳模拟器及其灯阵的供电装置。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种太阳模拟器及其灯阵的供电装置，以提高太阳模拟器的输出稳定性、以及发光效率。

本发明的技术方案根据一个方面，提供了一种太阳模拟器，包括由多个氙灯组成的灯阵，其特征在于，还包括：所述灯阵的供电装置；该供电装置包括多个供电单元；

其中，一个供电单元，为所述灯阵中的一个氙灯供电，具体包括主电源、触发电源、触发器和控制电路单元；所述控制电路单元具体包括控制器、输入端都连接到所述控制器的第一继电器和第三继电器，以及输出端连接到所述控制器的第二继电器；

所述触发器的输入端以及所述氙灯都通过第一继电器与所述触发电源电连接；所述触发器的输出端与所述氙灯电连接；第二继电器通过其两个输入端串联于所述触发电源与氙灯之间；所述主电源通过第三继电器与所述氙灯电连接；

所述控制器用于控制第一继电器闭合，使得所述触发电源为所述触发器提供开启电压、所述触发器根据所述开启电压输出高电压以点燃所述氙灯，并使得所述触发电源为所述氙灯供电；之后，若检知到第二继电器闭合则控制第三继电器闭合，使得所述主电源为所述氙灯供电；之后，控制第一继电器断开，使得所述触发电源停止供电。

较佳地，第二继电器具体为电流继电器，用于当输入电流不大于其阈值电流时保持断开，当输入电流大于其阈值电流时闭合；所述阈值电流大于所述氙灯点燃过程中流经所述氙灯的电流，且小于所述氙灯点燃后流经所述氙灯的电流。

进一步，所述控制器还用于控制第三继电器闭合后，控制第二继电器断开；以及

所述控制器还用于控制第一继电器闭合后，若检知到第二继电器为断开，则继续检知第二继电器是否闭合。

较佳地，所述控制器具体为可编程逻辑控制器PLC。

较佳地，所述触发电源的负极与第一继电器的动触点电连接，所述触发器的一个输入端、所述氙灯的阴极都与第一继电器的常开触点电连接；所述触发器的另一个输入端、所述氙灯的阳极都与所述触发电源的正极电连接；以及

第二继电器的两个输入端分别与所述触发电源的负极、所述氙灯的阴极电连接；第二继电器的动触点、常开触点都连接到所述控制器；以及

所述主电源的负极、所述氙灯的阴极分别与第三继电器的动触点、常开触点电连接；所述主电源的正极与所述氙灯的阳极电连接。

本发明的技术方案根据另一个方面，提供了一种灯阵的供电装置，所述灯阵由多个氙灯组成，其特征在于，所述供电装置包括多个供电单元；

其中，一个供电单元，为所述灯阵中的一个氙灯供电，具体包括主电源、触发电源、触发器和控制电路单元；所述控制电路单元具体包括控制器、输入端都连接到所述控制器的第一继电器和第三继电器，以及输出端连接到所述控制器的第二继电器；

所述触发器的输入端以及所述氙灯都通过第一继电器与所述触发电源电连接；所述触发器的输出端与所述氙灯电连接；第二继电器通过其两个输入端串联于所述触发电源与氙灯之间；所述主电源通过第三继电器与所述氙灯电连接；

所述控制器用于控制第一继电器闭合，使得所述触发电源为所述触发器提供开启电压、所述触发器根据所述开启电压输出高电压以点燃所述氙灯，并使得所述触发电源为所述氙灯供电；之后，若检知到第二继电器闭合则控制第三继电器闭合，使得所述主电源为所述氙灯供电；之后，控制第一继电器断开，使得所述触发电源停止供电。

较佳地，第二继电器具体为电流继电器，用于当输入电流不大于其阈值电流时保持断开，当输入电流大于其阈值电流时闭合；所述阈值电流大于所述氙灯点燃过程中流经所述氙灯的电流，且小于所述氙灯点燃后流经所述氙灯的电流。

进一步，所述控制器还用于控制第三继电器闭合后，控制第二继电器断开；以及

所述控制器还用于控制第一继电器闭合后，若检知到第二继电器为断开，则继续检知第二继电器是否闭合。

较佳地，所述控制器具体为可编程逻辑控制器PLC。

较佳地，所述触发电源的负极与第一继电器的动触点电连接，所述触发器的一个输入端、所述氙灯的阴极都与第一继电器的常开触点电连接；所述触发器的另一个输入端、所述氙灯的阳极都与所述触发电源的正极电连接；以及

第二继电器的两个输入端分别与所述触发电源的负极、所述氙灯的阴极电连接；第二继电器的动触点、常开触点都连接到所述控制器；以及

所述主电源的负极、所述氙灯的阴极分别与第三继电器的动触点、常开触点电连接；所述主电源的正极与所述氙灯的阳极电连接。

本发明的技术方案中，触发电源通过触发器使得氙灯点燃后，由主电源接替触发电源为氙灯供电；可以消除触发电源长时间持续供电不稳定对氙灯稳定发光造成的影响，从而可以提高太阳模拟器输出光能的稳定性。

而且，本技术方案中氙灯点燃在前，主电源供电在后，可以省略用于保护主电源免受氙灯点燃时所需高电压的影响的二极管等单向导通器件；节省了二极管等单向导通器件所消耗的电能，有利于提高太阳模拟器输出效率、能源利用率。

附图说明

图1为现有的太阳模拟器中的供电单元的电路结构的示意图；

图2为本发明实施例的太阳模拟器的结构示意图；

图3为本发明实施例的太阳模拟器中的供电单元的电路结构、以及控制电路单元的电路结构的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。

本发明的技术方案中，在太阳模拟器的氙灯点燃之前，保持主电源与氙灯之间断开，可以避免点燃阶段氙灯两极之间的高电压对主电源的影响，从而可以省略现有技术方案中的二极管，提高太阳模拟器的用电效率。并且，控制触发电源为触发器提供开启电压的同时，为氙灯供电；在主电源为氙灯供电后，断开触发电源与氙灯的连接，可以消除因触发电源不稳定导致的氙灯发光不稳定的缺陷。从而可以使得太阳模拟器更为稳定、高效的输出光能。

下面结合附图具体介绍本发明实施例的技术方案。

本发明实施例的太阳模拟器的结构示意图如图2所示，包括：灯阵201、及灯阵201的供电装置202。灯阵201包括多个氙灯211，供电装置202包括多个供电单元212，一个供电单元212单独为一个氙灯211供电。

其中，供电单元212的电路结构的示意图如图3所示，包括：主电源301、触发电源302、触发器303和控制电路单元304。

控制电路单元304的电路结构的框架示意图如图3所示，包括：控制器401、第一继电器402、第二继电器403和第三继电器404。

第一继电器402和第三继电器404的输入端都连接到控制器401；第二继电器403通过其两个输入端串联于触发电302与氙灯211之间，其输出端连接到控制器401。

控制器401用于控制第一继电器402闭合后，若检知到第二继电器403闭合则控制第三继电器403闭合后，控制第一继电器401断开；还用于控制第三继电器403闭合后，控制第二继电器402断开。控制器401还用于控制第一继电器402闭合后，若检知到第二继电器403为断开则不对第三继电器403进行控制，继续检知第二继电器403是否闭合。

触发电源302通过第一继电器402与触发器303的输入端电连接，并通过第一继电器402与氙灯211电连接，用于在第一继电器402闭合后为触发器303提供开启电压，并为氙灯211供电；并在第一继电器402断开后停止为触发器303提供开启电压，并停止为氙灯211供电。

触发器303的输出端与氙灯211电连接，用于接收到触发电源302提供的开启电压后，输出高电压到氙灯211而使得氙灯211点燃。

第二继电器403具体为电流继电器，用于当输入电流不大于其阈值电流时保持断开；当输入电流大于其阈值电流时闭合。该阈值电流大于氙灯211点燃过程中流经氙灯211的电流且小于氙灯211点燃后流经氙灯211的电流。更优的，该阈值电流可以为50A。第二继电器403的阈值电流可以通过多种方法获得：例如由第二继电器403的厂家提供、由实验测得或者根据经验数据统计得到，为本领域技术人员所熟知，不再赘述。

主电源301通过第三继电器404与氙灯211电连接，用于在第三继电器404闭合后为氙灯211供电。

事实上，在氙灯211点燃前，氙灯211相当于断路，触发电源302为氙灯211供电的电流几乎为零，第二继电器403的输入电流也几乎为零，第二继电器403保持断开。氙灯211在点燃过程中，触发电源302开始为氙灯211供电，流经相串联的氙灯211和第二继电器403的电流通常为几十mA，远小于第二继电器403的阈值电流，第二继电器403保持断开。氙灯211点燃后进入稳定发光状态，其阳极与阴极之间的电压降低，例如降低到40-60V。此时，触发电源302为氙灯211供电的电流，即流经相串联的氙灯211和第二继电器403的电流通常大于50A，例如60A，远大于第二继电器403的阈值电流，第二继电器403闭合。

氙灯211进过点燃进入稳定发光状态后，主电源301才为氙灯211供电。

本发明实施例的技术方案中，第二继电器403闭合时，氙灯211已进入点燃后稳定发光的状态。控制器401控制第三继电器403闭合，使得主电源301为氙灯211稳定供电后，控制器401控制第一继电器402断开，使得触发电源302停止为点燃后的氙灯211供电，大大缩短触发电源302为氙灯211的供电时间，可以消除触发电源302长时间持续输出的不稳定对氙灯211稳定发光造成的不良影响；从而可以提高太阳模拟器输出光能的稳定性。

而且，氙灯211点燃在前，主电源301为氙灯211供电在后，主电源301为氙灯211供电时，点燃后的氙灯211两极的电压已经大大降低，无需二极管等单向导通器件保护主电源301免受高电压的影响。因此，主电源301为氙灯211供电的电路中可以省略二极管等单向导通器件；从而节省了二极管等单向导通器件的功耗，有利于提高太阳模拟器的发光效率、能源利用率。

本发明的实施例中，控制器401具体可以是PLC(Programmable LogicController，可编程逻辑控制器)。

触发电源302输出到触发器303输入端的开启电压，具体不小于180V。

触发器303的两个输出端分别连接在氙灯211的阳极、阴极，用于向氙灯211的两极输出高电压(例如30000V)使得氙灯211点燃。触发器303的内部结构和工作原理为本领域技术人员所熟知，此处不再赘述。

主电源301为氙灯211供电的电压为40-60V，电流为0-200A。技术人员可以通过调整主电源301的供电电流的大小，调整氙灯211发光功率，从而可以调整整个太阳模拟器的输出功率。

触发电源302的负极与第一继电器402的动触点(或常开触点)电连接，触发器303的一个输入端和氙灯211的阴极都与第一继电器402的常开触点(或动触点)电连接；触发器303的另一个输入端和氙灯211的阳极都与触发电源302的正极电连接。或者，触发器303的一个输入端和氙灯211的阴极都与触发电源302的负极电连接；触发电源302的正极与第一继电器402的动触点(或常开触点)电连接，触发器303的另一个输入端和氙灯211的阳极都与第一继电器402的常开触点(或动触点)电连接。第一继电器402闭合即为第一继电器402的动触点、常开触点(两个输出端)之间导通，第一继电器402断开即为第一继电器402的动触点、常开触点(两个输出端)之间断开。

第二继电器403的两个输入端分别与触发电源302的负极、氙灯211的阴极电连接；第二继电器403的动触点、常开触点都连接到控制器401。或者，第二继电器403的两个输入端分别与触发电源302的正极、氙灯211的阳极电连接；第二继电器403的动触点、常开触点都连接到控制器401。第二继电器403闭合即为第二继电器403的动触点、常开触点(两个输出端)之间导通，第二继电器403断开即为第二继电器403的动触点、常开触点(两个输出端)之间断开。

第三继电器404的动触点(或常开触点)与主电源301的正极电连接，常开触点(或动触点)与氙灯211的阳极电连接；主电源301的负极与氙灯211的阴极电连接。或者，主电源的正极与氙灯211的阳极电连接；第三继电器404的动触点(或常开触点)与主电源301的负极电连接，常开触点(或动触点)与氙灯211的阴极电连接。第三继电器404闭合即为第三继电器404的动触点、常开触点(两个输出端)之间导通，第三继电器404断开即为第三继电器404的动触点、常开触点(两个输出端)之间断开。

本发明实施例的技术方案中，触发电源通过触发器使得氙灯点燃后，由主电源接替触发电源为氙灯供电；可以消除触发电源长时间持续供电不稳定对氙灯稳定发光造成的影响，从而可以提高太阳模拟器输出光能的稳定性。

而且，本技术方案中氙灯点燃在前，主电源供电在后，可以省略用于保护主电源免受氙灯点燃时所需高电压的影响的二极管等单向导通器件；节省了二极管等单向导通器件所消耗的电能，有利于提高太阳模拟器输出效率、能源利用率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种太阳模拟器，包括由多个氙灯组成的灯阵，其特征在于，还包括：所述灯阵的供电装置；该供电装置包括多个供电单元；

其中，一个供电单元，为所述灯阵中的一个氙灯供电，具体包括主电源、触发电源、触发器和控制电路单元；所述控制电路单元具体包括控制器、输入端都连接到所述控制器的第一继电器和第三继电器，以及输出端连接到所述控制器的第二继电器；

所述触发器的输入端以及所述氙灯都通过第一继电器与所述触发电源电连接；所述触发器的输出端与所述氙灯电连接；第二继电器通过其两个输入端串联于所述触发电源与氙灯之间；所述主电源通过第三继电器与所述氙灯电连接；

所述控制器用于控制第一继电器闭合，使得所述触发电源为所述触发器提供开启电压、所述触发器根据所述开启电压输出高电压以点燃所述氙灯，并使得所述触发电源为所述氙灯供电；之后，若检知到第二继电器闭合则控制第三继电器闭合，使得所述主电源为所述氙灯供电；之后，控制第一继电器断开，使得所述触发电源停止供电。

2.如权利要求1所述的太阳模拟器，其特征在于，第二继电器具体为电流继电器，用于当输入电流不大于其阈值电流时保持断开，当输入电流大于其阈值电流时闭合；所述阈值电流大于所述氙灯点燃过程中流经所述氙灯的电流，且小于所述氙灯点燃后流经所述氙灯的电流。

3.如权利要求1所述的太阳模拟器，其特征在于，所述控制器还用于控制第三继电器闭合后，控制第二继电器断开；以及

所述控制器还用于控制第一继电器闭合后，若检知到第二继电器为断开，则继续检知第二继电器是否闭合。

4.如权利要求1所述的太阳模拟器，其特征在于，所述控制器具体为可编程逻辑控制器PLC。

5.如权利要求1-4任一所述的太阳模拟器，其特征在于，所述触发电源的负极与第一继电器的动触点电连接，所述触发器的一个输入端、所述氙灯的阴极都与第一继电器的常开触点电连接；所述触发器的另一个输入端、所述氙灯的阳极都与所述触发电源的正极电连接；以及

第二继电器的两个输入端分别与所述触发电源的负极、所述氙灯的阴极电连接；第二继电器的动触点、常开触点都连接到所述控制器；以及

所述主电源的负极、所述氙灯的阴极分别与第三继电器的动触点、常开触点电连接；所述主电源的正极与所述氙灯的阳极电连接。

6.一种灯阵的供电装置，所述灯阵由多个氙灯组成，其特征在于，所述供电装置包括多个供电单元；

其中，一个供电单元，为所述灯阵中的一个氙灯供电，具体包括主电源、触发电源、触发器和控制电路单元；所述控制电路单元具体包括控制器、输入端都连接到所述控制器的第一继电器和第三继电器，以及输出端连接到所述控制器的第二继电器；

所述触发器的输入端以及所述氙灯都通过第一继电器与所述触发电源电连接；所述触发器的输出端与所述氙灯电连接；第二继电器通过其两个输入端串联于所述触发电源与氙灯之间；所述主电源通过第三继电器与所述氙灯电连接；

所述控制器用于控制第一继电器闭合，使得所述触发电源为所述触发器提供开启电压、所述触发器根据所述开启电压输出高电压以点燃所述氙灯，并使得所述触发电源为所述氙灯供电；之后，若检知到第二继电器闭合则控制第三继电器闭合，使得所述主电源为所述氙灯供电；之后，控制第一继电器断开，使得所述触发电源停止供电。

7.如权利要求6所述的供电装置，其特征在于，第二继电器具体为电流继电器，用于当输入电流不大于其阈值电流时保持断开，当输入电流大于其阈值电流时闭合；所述阈值电流大于所述氙灯点燃过程中流经所述氙灯的电流，且小于所述氙灯点燃后流经所述氙灯的电流。

8.如权利要求6所述的供电装置，其特征在于，所述控制器还用于控制第三继电器闭合后，控制第二继电器断开；以及

所述控制器还用于控制第一继电器闭合后，若检知到第二继电器为断开，则继续检知第二继电器是否闭合。

9.如权利要求6所述的供电装置，其特征在于，所述控制器具体为可编程逻辑控制器PLC。

10.如权利要求5-9任一所述的供电装置，其特征在于，所述触发电源的负极与第一继电器的动触点电连接，所述触发器的一个输入端、所述氙灯的阴极都与第一继电器的常开触点电连接；所述触发器的另一个输入端、所述氙灯的阳极都与所述触发电源的正极电连接；以及

第二继电器的两个输入端分别与所述触发电源的负极、所述氙灯的阴极电连接；第二继电器的动触点、常开触点都连接到所述控制器；以及

所述主电源的负极、所述氙灯的阴极分别与第三继电器的动触点、常开触点电连接；所述主电源的正极与所述氙灯的阳极电连接。