CN106602873B - 一种大功率直流稳压电源远程供配电电路 - Google Patents

一种大功率直流稳压电源远程供配电电路 Download PDF

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Abstract

一种大功率直流稳压电源远程供配电电路，地面大功率直流稳压电源通过长距离线缆为火箭上的远端负载提供直流电压，在接通远端负载的情况下，为确保远端负载的供电电压满足要求，将远端负载两端的电压通过无缝切换控制电路反馈给电源本机，实现远端稳压，在不接通远端负载供电的情况下，将本机端的电压通过无缝切换控制电路反馈给电源本机，实现本机端输出电压稳定。在本机端供电和远端供电状态切换时，可以通过无缝切换电路使电源反馈稳压线路在本机端和远端之间实现无缝自动切换。本发明的切换控制电路电路形式简单可靠，在两种状态之间可是实现自动无缝切换，无需额外的切换指令和控制逻辑，解决了传统电路在切换过程中电源输出电压跌落的问题。

Description

一种大功率直流稳压电源远程供配电电路
技术领域
本发明涉及一种大功率直流稳压电源远程供配电电路，应用于运载火箭电气系统中存在长距离直流远端供电的系统。
背景技术
运载火箭在地面测试阶段采用大功率直流稳压电源代替箭上电池为箭上设备供电，以完成系统测试，由于地面电源放置在距离火箭供电部段较远的安全部位，其输出与箭上用电设备之间具有较长一段距离，会在传输通路上形成较大压降，使得箭上设备端的电压降低，同时由于箭上设备用电负载处于波动状态，会引起箭上电压存在较大的波动，尤其在上电过程中会造成较大电压跌落，影响箭上设备的用电安全。
为解决此问题，现行的运载火箭在地面电源中设计了远端采集反馈线路，采用继电器来切换反馈点，近端工作时反馈点在近端，在接通远端设备供电指令的同时需要接通切换继电器，将反馈点的正负线接到远端负载两端，因此在调压点切换时需要单独的控制指令。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种大功率直流稳压电源远程供配电电路，实现直流电源调压点在近端和远端之间自动无缝切换。
本发明的技术解决方案是：
一种大功率直流稳压电源远程供配电电路，包括：无缝切换控制电路、电源和远端负载；
电源给远端负载供电，远端负载的电压反馈连接到无缝切换控制电路，电源的电压反馈同时也连接到无缝切换控制电路，无缝切换控制电路自动切换输出给电源的反馈电压，实现直流稳压电源的远程供配电电压稳定。
所述无缝切换控制电路包括：电阻R109、R110、R111、电容C12、C13、双路光耦继电器O4、O5和O6；
远端负载的反馈电压正端与电源的反馈电压正端之间跨接电容C12，远端负载的反馈电压正端通过电阻R110连接到双路光耦继电器O6中第一路光耦继电器的输入正端，同时，远端负载的反馈电压正端还连接到O6中第一路光耦继电器的输出正端；
电源的反馈电压正端通过电阻R109连接到双路光耦继电器O4中第一路光耦继电器的输入正端，同时，电源的反馈电压正端还连接到O4中第一路光耦继电器的输出正端，O4中第一路光耦继电器的输入正端还连接到双路光耦继电器O5中第一路光耦继电器的输出正端；
O4中第一路光耦继电器的输出负端与O6中第一路光耦继电器的输出负端连接在一起，并作为所述无缝切换控制电路的输出反馈电压的正端；
电源的反馈电压负端通过电阻R111连接到双路光耦继电器O4中第二路光耦继电器的输入负端，同时，电源的反馈电压负端还连接到O4中第二路光耦继电器的输出负端与O5中第一路光耦继电器的输出负端；O4中第一路光耦继电器的输入负端与O4中第二路光耦继电器的输入正端连接在一起；O4中第二路光耦继电器的输出正端作为所述无缝切换控制电路的的输出反馈电压的负端；
远端负载的反馈电压负端与电源的反馈电压负端之间跨接电容C13，远端负载的反馈电压负端连接到O5中第一路光耦继电器的输入负端以及O6中第二路光耦继电器的输出负端，O5中第一路光耦继电器的输入正端连接到O6中第二路光耦继电器的输入负端，O6中第一路光耦继电器的输入负端与O6中第二路光耦继电器的输入正端连接在一起；O6中第二路光耦继电器的输出正端连接到O4中第二路光耦继电器的输出正端。
电阻R109和R111的阻值通过如下方式确定：
I为光耦继电器输入端的工作电流，V为直流稳压电源的输出电压，VFW为光耦继电器输入端光电二极管的正向压降。
I大于光耦继电器的开通电流，取值范围为5～10mA。
电阻R110的阻值通过如下方式确定：
I为光耦继电器输入端的工作电流，V为直流稳压电源的输出电压，VFW为光耦继电器输入端光电二极管的正向压降。
I大于光耦继电器的开通电流，取值范围为5～10mA。
电容C12和C13的大小为4700pF。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)本发明供电电路已在某运载火箭控制系统中得到充分应用，经过研制阶段的各项试验考核，正确可行，能够实现地面直流电源在为箭上供电时反馈点自动切换，箭上负载点电压稳定可控，稳压精度满足使用要求。在地面本机供电和箭上远端供电两种状态之间可是实现自动无缝切换，无需额外的切换指令和控制逻辑，解决了传统电路在切换过程中电源输出电压跌落的问题。
(2)本发明的供电控制电路形式简单，工作稳定，可靠性高，在进行本机端和远端负载之间切换时，无需增加额外的控制指令和控制逻辑，实现真正意义上的自动无缝切换，不会造成直流稳压电源的反馈线的悬空，因此不会产生在切换过程中电源输出电压跌落的问题。
附图说明
图1为本发明供电电路原理图；
图2为本发明自动无缝切换控制电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细描述。
如图1所示，本发明为了克服现有技术中存在的问题，提出了一种大功率直流稳压电源远程供配电电路，包括：无缝切换控制电路、直流大功率电源和远端负载；
电源给远端负载供电，远端负载的电压反馈连接到无缝切换控制电路，电源的电压反馈同时也连接到无缝切换控制电路，无缝切换控制电路自动切换输出给电源的反馈电压，实现直流稳压电源的远程供配电电压稳定。
大功率直流稳压电源在运载火箭电气系统中在地面测试阶段用来代替飞行中的电池为箭上用电设备供电，一般供电输出线路长，输出电流大，输出功率一般在3kW以上。
如图2所示，本发明中的无缝切换控制电路包括：电阻R109、R110、R111、电容C12、C13、双路光耦继电器O4、O5和O6；
远端负载的反馈电压正端与电源的反馈电压正端之间跨接电容C12，远端负载的反馈电压正端通过电阻R110连接到双路光耦继电器O6中第一路光耦继电器的输入正端，同时，远端负载的反馈电压正端还连接到O6中第一路光耦继电器的输出正端；
电源的反馈电压正端通过电阻R109连接到双路光耦继电器O4中第一路光耦继电器的输入正端，同时，电源的反馈电压正端还连接到O4中第一路光耦继电器的输出正端，O4中第一路光耦继电器的输入正端还连接到双路光耦继电器O5中第一路光耦继电器的输出正端；
O4中第一路光耦继电器的输出负端与O6中第一路光耦继电器的输出负端连接在一起，并作为所述无缝切换控制电路的输出反馈电压的正端；
电源的反馈电压负端通过电阻R111连接到双路光耦继电器O4中第二路光耦继电器的输入负端，同时，电源的反馈电压负端还连接到O4中第二路光耦继电器的输出负端与O5中第一路光耦继电器的输出负端；O4中第一路光耦继电器的输入负端与O4中第二路光耦继电器的输入正端连接在一起；O4中第二路光耦继电器的输出正端作为所述无缝切换控制电路的的输出反馈电压的负端；
远端负载的反馈电压负端与电源的反馈电压负端之间跨接电容C13，远端负载的反馈电压负端连接到O5中第一路光耦继电器的输入负端以及O6中第二路光耦继电器的输出负端，O5中第一路光耦继电器的输入正端连接到O6中第二路光耦继电器的输入负端，O6中第一路光耦继电器的输入负端与O6中第二路光耦继电器的输入正端连接在一起；O6中第二路光耦继电器的输出正端连接到O4中第二路光耦继电器的输出正端。
电阻R109和R111的阻值通过如下方式确定：
I为光耦继电器输入端的工作电流，要大于光耦继电器的开通电流，一般取5～10mA，V为直流稳压电源的输出电压，VFW为光耦继电器输入端光电二极管的正向压降，一般为1V左右。
电阻R110的阻值通过如下方式确定：
I为光耦继电器输入端的工作电流，要大于光耦继电器的开通电流，一般取5～10mA，V为直流稳压电源的输出电压，VFW为光耦继电器输入端光电二极管的正向压降，一般为1V左右。
电容C12和C13的大小为4700pF。
工作原理：
直流稳压电源开机后，启动本机输出，此时本机端有电压，接通光继电器O4，将本机端的电压转接给电源内部的电压采样反馈电路，实现本机端的电压反馈，达到稳压目的，当接通远端供电时，远端有电压，接通光继电器O6和O5，将远端电压反馈给电源内部的电压采样电路，同时O5的接通导致O4的两路光耦继电器断开，反馈线与本机端的连接断开，实现了近端和远端的自动和无缝切换。当远端供电断开时，O5和O6不工作，O4工作，反馈点切换回到本机端。实现地面直流电源在本地供电和箭上远端供电两种状态时反馈点的自动切换。
实施例：
在某运载火箭控制系统供配电系统中采用了本发明的供配电电路，直流稳压电源输出电压为28±5V，光耦继电器选用AQW214，为双路光耦继电器，开通电流为1.2mA；输入端光电二极管的正向压降为1.25V左右，经计算电阻R109、R110、R111的取值为5.1kΩ、5.1kΩ、1kΩ。本实施例实现了近端和远端的自动和无缝切换。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (6)

1.一种大功率直流稳压电源远程供配电电路，其特征在于包括：无缝切换控制电路、电源和远端负载；
电源给远端负载供电，远端负载的电压反馈连接到无缝切换控制电路，电源的电压反馈同时也连接到无缝切换控制电路，无缝切换控制电路自动切换输出给电源的反馈电压，实现直流稳压电源的远程供配电电压稳定；
所述无缝切换控制电路包括：电阻R109、R110、R111、电容C12、C13、双路光耦继电器O4、O5和O6；
远端负载的反馈电压正端与电源的反馈电压正端之间跨接电容C12，远端负载的反馈电压正端通过电阻R110连接到双路光耦继电器O6中第一路光耦继电器的输入正端，同时，远端负载的反馈电压正端还连接到双路光耦继电器O6中第一路光耦继电器的输出正端；
电源的反馈电压正端通过电阻R109连接到双路光耦继电器O4中第一路光耦继电器的输入正端，同时，电源的反馈电压正端还连接到双路光耦继电器O4中第一路光耦继电器的输出正端，双路光耦继电器O4中第一路光耦继电器的输入正端还连接到双路光耦继电器O5中第一路光耦继电器的输出正端；
双路光耦继电器O4中第一路光耦继电器的输出负端与双路光耦继电器O6中第一路光耦继电器的输出负端连接在一起，并作为所述无缝切换控制电路的输出反馈电压的正端；
电源的反馈电压负端通过电阻R111连接到双路光耦继电器O4中第二路光耦继电器的输入负端，同时，电源的反馈电压负端还连接到双路光耦继电器O4中第二路光耦继电器的输出负端与双路光耦继电器O5中第一路光耦继电器的输出负端；双路光耦继电器O4中第一路光耦继电器的输入负端与双路光耦继电器O4中第二路光耦继电器的输入正端连接在一起；双路光耦继电器O4中第二路光耦继电器的输出正端作为所述无缝切换控制电路的的输出反馈电压的负端；
远端负载的反馈电压负端与电源的反馈电压负端之间跨接电容C13，远端负载的反馈电压负端连接到双路光耦继电器O5中第一路光耦继电器的输入负端以及双路光耦继电器O6中第二路光耦继电器的输出负端，双路光耦继电器O5中第一路光耦继电器的输入正端连接到双路光耦继电器O6中第二路光耦继电器的输入负端，双路光耦继电器O6中第一路光耦继电器的输入负端与双路光耦继电器O6中第二路光耦继电器的输入正端连接在一起；双路光耦继电器O6中第二路光耦继电器的输出正端连接到双路光耦继电器O4中第二路光耦继电器的输出正端。
2.根据权利要求1所述的一种大功率直流稳压电源远程供配电电路，其特征在于：电阻R109和R111的阻值通过如下方式确定：
I为双路光耦继电器O4输入端的工作电流，V为直流稳压电源的输出电压，VFW为双路光耦继电器O4输入端光电二极管的正向压降。
3.根据权利要求2所述的一种大功率直流稳压电源远程供配电电路，其特征在于：I大于双路光耦继电器O4的开通电流，取值范围为5～10mA。
4.根据权利要求1所述的一种大功率直流稳压电源远程供配电电路，其特征在于：电阻R110的阻值通过如下方式确定：
I为双路光耦继电器O6输入端的工作电流，V为直流稳压电源的输出电压，VFW为双路光耦继电器O6输入端光电二极管的正向压降。
5.根据权利要求4所述的一种大功率直流稳压电源远程供配电电路，其特征在于：I大于双路光耦继电器O6的开通电流，取值范围为5～10mA。
6.根据权利要求1所述的一种大功率直流稳压电源远程供配电电路，其特征在于：电容C12和C13的大小为4700pF。
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