CN106558882A - 一种电源本远端供电电压的自适应调节装置及方法 - Google Patents

Abstract

为了减小本远端反馈切换过程中的采集和调节电压跳动量，实现本远端主机指令的供电控制和输出电压自调节控制，本发明的技术方案是提供一种电源本远端供电电压的自适应调节装置及方法，其中该装置包括：电源本远端反馈切换电路、电源手自动切换电路、电源补偿电路、电压指令调节电路，以及供电指令控制电路。本发明解决了低压大电流情况下，电流在供电电缆中传输时电缆上的电阻带来电压损耗，负载端实际电压大大降低，无法满足用电需求的问题。

Description

一种电源本远端供电电压的自适应调节装置及方法

技术领域

本发明涉及供配电技术领域，涉及一种涉及负载的稳压供电方案，更具体地，涉及一种电源本远端供电电压的自适应调节装置及方法。

背景技术

用电负载在地面和车载状态进行拉偏测试及工作时，需要通过CAN总线发送指令将电源输出电压调节至用电负载需要的电压值，而电源与用电负载之间的电缆电阻会随着电缆长度和线规不同而不同，导致电流在电缆中传输时，电源与负载(本发明中所称的“负载”指“用电负载”)连接电缆上的电阻带来电压损耗，从而使负载端的实际电压大大降低，在低压大电流时，更为明显，无法满足负载用电要求。因此，用电负载测试及工作过程中，如果处理不当，用电负载将无法正常工作。

目前，为了解决本远端稳压供电，需要将电源反馈线连接至负载，来保证负载端电压稳定，并符合负载供电要求。但是，往往没有解决本机端向远端切换或者远端向本机端切换时，电压跳动问题。此外，主机指令调节电源输出电压时，是根据电源上传给主机的电压采集值加减步长的方式实现的。此种情况下，如果本机端与远端采集电压有偏差，也会导致本远端反馈切换过程中，电压出现偏差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是减小低压大电流的情况下，电流在供电电缆中传输时电缆上的电阻带来电压损耗，减小本远端反馈切换过程中的采集和调节电压跳动量；实现本远端反馈切换过程中主机指令输出电压的稳定调节，实现本远端主机指令的供电控制和输出电压自调节控制，以及电源输出参数的监测，提高操作灵活性，缩短流程操作时间，满足未来武器装备实战化和快速反应的需求。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种电源本远端供电电压的自适应调节装置及方法。

根据本发明的一方面，一种电源本远端供电电压的自适应调节装置包括：电源本远端反馈切换电路、电源手自动切换电路、电源补偿电路、电压指令调节电路，以及供电指令控制电路；所述电源本远端反馈切换电路是电源本远端供电电压自适应调节的载体，实现电源本馈与远馈的切换与供电，信号的采集与电压调节信号的输出；所述电源手自动切换电路实现本远端供电控制的手动选择和自动选择。

所述电源本远端反馈切换电路包括模块电源、管理单元、反馈电阻、电流传感器、继电器，以及接触器，所述模块电源接收来自所述管理单元的电压调节信号，所述模块电源的电压输出端包括电源输出引脚和电源反馈引脚，所述电源输出引脚和所述电源反馈引脚之间并联有反馈电阻和本馈继电器的两个触点中的第一触点，所述电源输出引脚还依次串接有所述电流传感器、所述接触器和长电缆的一端，所述电源反馈引脚串接有所述远馈继电器的两个触点中的第二触点以及所述长电缆的另一端，所述长电缆用于为用电负载供电，所述电流传感器采集到的电流被输出给所述管理单元，所述管理单元从所述电源反馈引脚采集电压。

其中模块电源是所述自适应调节装置的供电主体，在接触器KM1的触点闭合后，实现对外供电，在继电器的两个触点之一闭合后，实现输出电压的反馈补偿；管理单元是整个装置的控制主体，也是嵌入式软件的载体，实现电源指标参数的监测，主机指令的接收、电源输出电压的调节控制，以及本远馈反馈和供电的控制；反馈电阻连接电源输出和电源反馈引脚，实现本端反馈和远端反馈切换过程中，即使继电器出现问题，电源反馈信号不丢失，保证电源本远端反馈切换过程中正常工作；电流传感器实现电源供电电流的采集，以及自适应调节运算的补偿。

所述模块电源采用开关电源。

所述本端、远端供电的自动选择默认均为指令控制模式。

所述电源补偿电路包括电源补偿引脚、误差放大器、反馈信号输出端、基准源和电压调节信号端，所述电源补偿引脚与所述误差放大器的输出端连接，所述误差放大器的输入端分别连接所述反馈信号输出端、基准源和电压调节信号端，电源根据反馈信号与叠加了电压调节信号的基准源进行比较及PI运算后，送入电源补偿引脚，通过改变电源补偿引脚值来实现电源输出电压调节。

管理单元根据主机指令，经内部控制器换算为数字信号，通过数模转换器转换为模拟信号，送入线性隔离后输出，实现本端、远端供电时电源输出电压的指令调节控制。

管理单元根据主机指令，经内部控制器换算为数字信号，通过缓冲驱动和光耦隔离驱动开关管，实现本馈本端反馈和远馈远端反馈切换控制，本端、远端供电的指令控制。

所述电压指令调节电路实现本端、远端供电时电源输出电压的指令调节控制。

所述供电指令控制电路实现本端、远端供电的指令控制。

根据本发明的另一方面，提供了一种基于上述电源本远端供电电压的自适应调节装置的电源本远端供电电压的自适应调节方法，包括如下步骤：

所述电源本远端供电电压的自适应调节装置工作时，所述管理单元首先对外设初始化，配置总线地址，读取铁电存取器参数标定值；

然后进入电路自检，并判断是否自检正常，判断是否需要标定；

在保证管理单元本身电路正常以及采集参数、调节电压误差满足要求的情况下，对电源参数进行采集，判断电源参数是否正常，如果电源某些指标参数属于严重故障，且该装置工作在指令供电的情况下(默认情况下为指令控制)，则管理单元驱动供电指令控制电路切断电源供电，保护用电负载：如果电源指标参数正常或者轻度故障，则管理单元通过CAN总线将电源参数和电源工作代码上传给主机；

主机根据测试及工作需要，通过CAN总线来发送相应指令；

所述管理单元判断是否进行输出电压调节，如果需要进行调节，则判断电压波动情况，根据波动情况进行自适应调节运算，并驱动电压指令调节电路实现电源输出电压的自调节，否则输出电压进行默认调节；

根据本端或远端供电要求，所述管理单元通过供电指令控制电路控制所述各本馈继电器和各远馈继电器的线包，实现继电器的两个不同触点之间的切换，即实现本远端反馈的切换；

确定了本远端反馈后，管理单元判断是否进行指令供电，根据需要进行供电控制；

所述管理单元根据主机指令判断是否对装置进行自检。

本发明的有益效果包括：

(1)本发明的电源本远端供电电压的自适应调节装置及方法解决了低压大电流情况下，电流在供电电缆中传输时电缆上的电阻带来电压损耗，负载端实际电压大大降低，无法满足用电需求的问题。

(2)针对现有技术中电压出现偏差的问题，本发明采用了电源本远端反馈自动切换技术，解决了自动(即指令控制的方式)或手动情况下，本远端反馈切换过程中的采集及上传本远端电压跳动问题，实现了本远端反馈切换过程中主机指令输出电压的稳定调节。

(3)本发明实现了主机指令输出电压的精密调节、本远端主机指令的供电控制和输出电压自调节控制，以及电源输出参数的监测，提高了操作灵活性，缩短了流程操作时间。

(4)本发明通过CAN总线技术，实现了本远端主机指令的供电控制和输出电压自调节控制，提高了操作灵活性，缩短了流程操作时间，能够满足未来武器装备实战化和快速反应的需求。

附图说明

图1示出了根据本发明的电源本远端反馈切换电路示意图。

图2示出了根据本发明的电源补偿电路示意图。

图3示出了根据本发明的电压指令调节电路示意图。

图4示出了根据本发明的供电指令控制电路示意图。

图5示出了根据本发明的电源供电自适应调节方法的流程图。

具体实施方式

如图1所示，一种电源本远端供电电压的自适应调节装置，包括：电源本远端反馈切换电路、电源手自动切换电路、电源补偿电路、电压指令调节电路，以及供电指令控制电路；所述电源本远端反馈切换电路是电源本远端供电电压自适应调节的载体，实现电源本馈(即本机端反馈)与远馈(即远端反馈)的切换与供电，信号的采集与电压调节信号的输出；所述电源手自动切换电路实现本远端供电控制的手动选择和自动选择。

所述电源本远端反馈切换电路包括模块电源、管理单元、反馈电阻、电流传感器、继电器，以及接触器，所述模块电源接收来自所述管理单元的电压调节信号，所述模块电源的电压输出端包括电源输出引脚和电源反馈引脚，所述电源输出引脚和所述电源反馈引脚之间并联有反馈电阻和本馈继电器的两个触点中的第一触点，所述电源输出引脚还依次串接有所述电流传感器、所述接触器和长电缆的一端，所述电源反馈引脚串接有所述远馈继电器的两个触点中的第二触点以及所述长电缆的另一端，所述长电缆用于为用电负载供电，所述电流传感器采集到的电流被输出给所述管理单元，所述管理单元从所述电源反馈引脚采集电压。

其中模块电源是所述自适应调节装置的供电主体，在接触器KM1的触点闭合后，实现对外供电，在继电器K1的两个触点之一闭合后，实现输出电压的反馈补偿；管理单元是整个装置的控制主体，也是嵌入式软件的载体，实现电源指标参数的监测，主机指令的接收、电源输出电压的调节控制，以及本远馈反馈和供电的控制；反馈电阻连接电源输出和电源反馈引脚，实现本端反馈和远端反馈切换过程中，即使继电器出现问题，电源反馈信号不丢失，保证电源本远端反馈切换过程中正常工作；电流传感器实现电源供电电流的采集，以及自适应调节运算的补偿。

根据本发明的一个实施例，所述模块电源采用开关电源。

所述本端、远端供电的手动或自动选择默认均为指令控制模式。

如图2所示，所述电源补偿电路包括电源补偿引脚、误差放大器、反馈信号输出端、基准源和电压调节信号端，所述电源补偿引脚与所述误差放大器的输出端连接，所述误差放大器的输入端分别连接所述反馈信号输出端、基准源和电压调节信号端，电源根据反馈信号与叠加了电压调节信号的基准源进行比较及PI运算后，送入电源补偿引脚，通过改变电源补偿引脚值来实现电源输出电压调节。

如图3所示，管理单元根据主机指令，经内部控制器换算为数字信号，通过数模转换器转换为模拟信号，送入线性隔离后输出，实现本端、远端供电时电源输出电压的指令调节控制。

如图4所示，管理单元根据主机指令，经内部控制器换算为数字信号，通过缓冲驱动和光耦隔离驱动开关管，实现本端反馈和远端反馈切换控制，本端、远端供电的指令控制。

所述电压指令调节电路实现本端、远端供电时电源输出电压的指令调节控制。

所述供电指令控制电路实现本端、远端供电的指令控制。

如图5所示，根据本发明的另一方面，提供了一种基于上述电源本远端供电电压的自适应调节装置的电源本远端供电电压的自适应调节方法，包括如下步骤：

所述电源本远端供电电压的自适应调节装置工作时，所述管理单元首先对外设初始化，配置总线地址，读取铁电存取器参数标定值；

然后进入电路自检，并判断是否自检正常，判断是否需要标定；

在保证管理单元本身电路正常以及采集参数、调节电压误差满足要求的情况下，对电源参数进行采集，判断电源参数是否正常，如果电源某些指标参数属于严重故障，且该装置工作在指令供电的情况下(默认情况下为指令控制)，则管理单元驱动供电指令控制电路切断电源供电，保护用电负载：如果电源指标参数正常或者轻度故障，则管理单元通过CAN总线将电源参数和电源工作代码上传给主机；

主机根据测试及工作需要，通过CAN总线来发送相应指令；

所述管理单元判断是否进行输出电压调节，如果需要进行调节，则判断电压波动情况，根据波动情况进行自适应调节运算，并驱动电压指令调节电路实现电源输出电压的自调节，否则输出电压进行默认调节；

根据本端或远端供电要求，所述管理单元通过供电指令控制电路控制所述各本馈继电器和各远馈继电器的线包，实现继电器不同触点的切换，即实现本远端反馈的切换；

确定了本远端反馈后，管理单元判断是否进行指令供电，根据需要进行供电控制；

所述管理单元根据主机指令判断是否对装置进行自检。

以上对于本发明的较佳实施例所作的叙述是为阐明的目的，而无意限定本发明精确地为所揭露的形式，基于以上的教导或从本发明的实施例学习而作修改或变化是可能的，实施例是为解说本发明的原理以及让所属领域的技术人员以各种实施例利用本发明在实际应用上而选择及叙述，本发明的技术思想企图由权利要求及其均等来决定。

Claims (9)

1.一种电源本远端供电电压的自适应调节装置，其特征在于，包括：电源本远端反馈切换电路、电源手自动切换电路、电源补偿电路、电压指令调节电路，以及供电指令控制电路；所述电源本远端反馈切换电路是电源本远端供电电压自适应调节的载体，实现电源本馈与远馈的切换与供电，信号的采集与电压调节信号的输出；所述电源手自动切换电路实现本远端供电控制的手动选择和自动选择。

2.根据权利要求1所述的电源本远端供电电压的自适应调节装置，其特征在于，所述电源本远端反馈切换电路包括模块电源、管理单元、反馈电阻、电流传感器、继电器，以及接触器，所述模块电源接收来自所述管理单元的电压调节信号，所述模块电源的电压输出端包括电源输出引脚和电源反馈引脚，所述电源输出引脚和所述电源反馈引脚之间并联有反馈电阻和本馈继电器的两个触点中的第一触点，所述电源输出引脚还依次串接有所述电流传感器、所述接触器和长电缆的一端，所述电源反馈引脚串接有所述远馈继电器的两个触点中的第二触点以及所述长电缆的另一端，所述长电缆用于为用电负载供电，所述电流传感器采集到的电流被输出给所述管理单元，所述管理单元从所述电源反馈引脚采集电压。

3.根据权利要求2所述的电源本远端供电电压的自适应调节装置，其特征在于，其中模块电源是所述自适应调节装置的供电主体，在接触器KM1的触点闭合后，实现对外供电，在继电器的两个触点之一闭合后，实现输出电压的反馈补偿；管理单元是整个装置的控制主体，也是嵌入式软件的载体，实现电源指标参数的监测，主机指令的接收、电源输出电压的调节控制，以及本远馈端反馈和供电的控制；反馈电阻连接电源输出和电源反馈引脚，实现本馈本端(本机端)反馈和远馈远端反馈切换过程中，即使继电器出现问题，电源反馈信号不丢失，保证电源本远端反馈切换过程中正常工作；电流传感器实现电源供电电流的采集，以及自适应调节运算的补偿。

4.根据权利要求3所述的电源本远端供电电压的自适应调节装置，其特征在于，所述模块电源采用开关电源。

5.根据权利要求4所述的电源本远端供电电压的自适应调节装置，其特征在于，所述本端、远端供电的手动或自动选择默认均为表示自动选择的驱动信号触点，即选择指令控制模式。

6.根据权利要求5所述的电源本远端供电电压的自适应调节装置，其特征在于，所述电源补偿电路包括电源补偿引脚、误差放大器、反馈信号输出端、基准源和电压调节信号端，所述电源补偿引脚与所述误差放大器的输出端连接，所述误差放大器的输入端分别连接所述反馈信号输出端、基准源和电压调节信号端，电源根据反馈信号与叠加了电压调节信号的基准源进行比较及PI运算后，送入电源补偿引脚，通过改变电源补偿引脚值来实现电源输出电压调节。

7.根据权利要求6所述的电源本远端供电电压的自适应调节装置，其特征在于，所述电压指令调节电路实现本端、远端供电时电源输出电压的指令调节控制。

8.根据权利要求7所述的电源本远端供电电压的自适应调节装置，其特征在于，所述供电指令控制电路实现本端、远端供电的指令控制。

9.一种基于权利要求1-8之一所述的电源本远端供电电压的自适应调节装置的电源本远端供电电压的自适应调节方法，包括如下步骤：

所述电源本远端供电电压的自适应调节装置工作时，所述管理单元首先对外设初始化，配置总线地址，读取铁电存取器参数标定值；

然后进入电路自检，并判断是否自检正常，判断是否需要标定；

在保证管理单元本身电路正常以及采集参数、调节电压误差满足要求的情况下，对电源参数进行采集，判断电源参数是否正常，如果电源某些指标参数属于严重故障，且该装置工作在指令供电的情况下(默认情况下为指令控制)，则管理单元驱动供电指令控制电路切断电源供电，保护用电负载：如果电源指标参数正常或者轻度故障，则管理单元通过CAN总线将电源参数和电源工作代码上传给主机；

主机根据测试及工作需要，通过CAN总线来发送相应指令；

所述管理单元判断是否进行输出电压调节，如果需要进行调节，则判断电压波动情况，根据波动情况进行自适应调节运算，并驱动电压指令调节电路实现电源输出电压的自调节，否则输出电压进行默认调节；

根据本端或远端供电要求，所述管理单元通过供电指令控制电路控制所述各本馈继电器和各远馈继电器的线包，实现继电器的两个不同触点之间的切换，即实现本远端反馈的切换；

确定了本远端反馈后，管理单元判断是否进行指令供电，根据需要进行供电控制；

所述管理单元根据主机指令判断是否对装置进行自检。