CN107140219B - 一种基于智能接触器的多电飞机分布式配电控制架构 - Google Patents

一种基于智能接触器的多电飞机分布式配电控制架构 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于智能接触器的多电飞机分布式配电控制架构，所述控制架构包括多个智能接触器，通讯总线和分布式配电控制模块，所述分布式配电控制模块通过通讯总线连接多个智能接触器，采用智能接触器替代原有的普通接触器，该接触器自带检测和控制芯片，可以自动检测输入电压电流，自动进行保护，并可将状态信息通过总线上传上位分布式配电控制模块；解决了传统集中式配电控制架构引起的线路复杂，可靠性低等问题，以总线的通讯方式实现分布式智能配电控制，简化了系统线路，提高了可靠性和灵活性。

Description

一种基于智能接触器的多电飞机分布式配电控制架构
技术领域
本发明属于航空电气系统领域，具体涉及一种基于智能接触器的多电飞机分布式配电控制架构，功能包括：实现控制的分布式管理、减少配电系统的离散接口数目，系统简单可靠。
背景技术
传统配电控制架构为集中式控制，整个配电系统由汇流条功率控制器BPCU负责配电网的功率传递，电压电流检测，接触器控制，故障重构等。由于配电网的结构日趋复杂，接触器控制的负载数量大幅度提高。传统飞机负载数量大约500左右，多电飞机负载数量高达上千个，故用于控制和状态反馈的离散量成倍增加。负载接口交联复杂度提高，可靠性下降，对系统集成设计提出很大的挑战。基于传统接触器的配电控制示意图如图1所示，由图1可知，传统接触器需要在其上游或下游配置单独的电压传感器(互感器)，电流传感器(互感器)，并需带多路辅助触点以传递给不同的控制器，并需接收控制器发出的控制信号。仅一个接触器传给控制器的离散接口需要至少4个(直流)，8个(交流)。如果配电系统具有100个接触器，这需要有至少400-800多路离散信号进行传输。其基于传统接触器的集中式配电控制架构图如图2所示。在传统的配电架构图中可以出，每个接触器需要给汇流条功率控制器(BPCU)的离散接口数目比较多(4-10)，具体数目还要根据控制策略进行确定，接口交联关系复杂，不利于前期方案设计。且传统控制架构的配电系统电网重构和功率传输功能主要由BPCU实现，其余负载管理的功能需要由上位配电控制系统实现，负载与配电控制系统之间还需要BPCU作为网关进行数据传输。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种基于智能接触器的多电飞机分布式配电控制架构，所述控制架构包括多个智能接触器，通讯总线和分布式配电控制模块，所述分布式配电控制模块通过通讯总线连接多个智能接触器；
进一步地，每个所述智能接触器均包括多个控制单元，所述控制单元用于检测上下游电压和电流，接触器状态，并根据预先设置的控制逻辑对支路进行过压，过流和短路保护；
进一步地，所述分布式配电控制模块包括电能分配单元，故障重构单元和负载管理单元，所述控制单元通过通讯总线连接分布式配电控制模块；
进一步地，所述智能接触器还包括检测单元，所述检测单元用于检测输入电压电流，所述检测单元将检测结果发送给控制单元，进行自动保护，并将状态信息通过总线上传分布式配电控制模块；
进一步地，所述通讯总线包括CAN，TTP和AFDX数据总线；
进一步地，每个所述智能接触器均为微处理器；
本发明的有益效果如下：
1)采用智能接触器替代原有的普通接触器，该接触器自带检测和控制芯片，可以自动检测输入电压电流，自动进行保护，并可将状态信息通过总线上传上位分布式配电控制模块；
2)采用智能接触器，对外接口只有总线接口，所需的数据通过总线传递，配电系统的控制上位机只通过总线接口与配电系统互联，实现了配电系统设计的灵活性和简易性；
3)解决了传统集中式配电控制架构引起的线路复杂，可靠性低等问题，以总线的通讯方式实现分布式智能配电控制，简化了系统线路，提高了可靠性和灵活性。
附图说明
图1为本发明中所述基于传统接触器的配电控制示意图；
图2为本发明中所述传统集中式配电控制架构图；
图3为本发明中所述基于智能接触器的分布式配电控制示意图；
图4为本发明中所述基于智能接触器的多电飞机分布式配电控制架构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。下面为本发明的举出最佳实施例：
如图1-图4所示，本发明提供一种基于智能接触器的多电飞机分布式配电控制架构由智能接触器，所述控制架构包括多个智能接触器，通讯总线和分布式配电控制模块，所述分布式配电控制模块通过通讯总线连接多个智能接触器，每个所述智能接触器均包括多个控制单元，所述控制单元用于检测上下游电压和电流，接触器状态，并根据预先设置的控制逻辑对支路进行过压，过流和短路保护，所述分布式配电控制模块包括电能分配单元，故障重构单元和负载管理单元，所述控制单元通过通讯总线连接分布式配电控制模块，所述智能接触器还包括检测单元，所述检测单元用于检测输入电压电流，所述检测单元将检测结果发送给控制单元，进行自动保护，并将状态信息通过总线上传分布式配电控制模块，所述通讯总线包括CAN，TTP和AFDX数据总线，所述控制单元为独立控制芯片，每个所述智能接触器均为微处理器。
一种基于智能接触器的多电飞机分布式配电控制架构,其由通讯总线和分布式配电控制模块(DPCU)组成。由图1可知，传统接触器需要在其上游或下游配置单独的电压传感器(互感器)，电流传感器(互感器)，并需带多路辅助触点以传递给不同的控制器，并需接收控制器发出的控制信号。仅一个接触器传给控制器的离散接口需要至少4个(直流)，8个(交流)。如果配电系统具有100个接触器，这需要有至少400-800多路离散信号进行传输。其基于传统接触器的集中式配电控制架构图如图2所示。
本发明中每个智能接触器带有独立的控制芯片组成一个控制单元，可检测上(下)游电压，电流，接触器状态。并根据预先设置的控制逻辑对该支路进行保护。例如过压，过流，短路保护等。传统配电系统电路调离和信号驱动功能都放在了智能接触器智中。智能接触器还可以接收分布式配电控制单位(DPCU)的控制命令，对自身接触器进行开/关/锁定等命令。在配电系统中采用智能接触器替代原有的普通接触器。该接触器自带检测和控制芯片，可以自动检测输入电压电流，自动进行保护，并可将状态信息通过总线上传上位分布式配电控制模块，基于智能接触器的多电飞机分布式配电控制架构提出了一种分布式控制的架构，其架构图如图4所示。智能接触器将每个接触器作为一个微处理器，其具有一定的数据分析和信息处理的能力，大大简化了上位控制器的数据处理量，故可以将传统架构中的BPCU和分布式配电控制模块合并，提出一种分布式配电控制模块(Distributed PowerControl Unit-DPCU)的概念。DPCU主要功能是负责整个配电系统的功率传递控制，故障重构和负载管理。电路调理和信号驱动功能都在智能接触器中实现，DPCU只需通过总线与智能接触器通讯。
由图4中可知，每个智能接触器带有独立的控制芯片组成一个控制单元，可检测上(下)游电压，电流，接触器状态。并根据预先设置的控制逻辑对该支路进行保护。例如过压，过流，短路保护等。传统配电系统电路调离和信号驱动功能都放在了智能接触器智中。智能接触器还可以接收分布式配电控制单位(DPCU)的控制命令，对自身接触器进行开/关/锁定等命令。
智能接触器与DPCU之间只有一个总线接口，该总线可以进行状态的上传和控制命令的下达。该总线包括但不限于CAN，TTP,AFDX等数据总线。
DPCU主要功能是负责整个配电系统的功率传递，故障重构和负载管理。其内驻留配电系统电能分配，故障重构和负载管理程序。根据下端智能接触器通过总线上传的电网状态，进行逻辑控制，并进行命令下达。
在配电系统中采用智能接触器替代原有的普通接触器。该接触器自带检测和控制芯片，可以自动检测输入电压电流，自动进行保护，并可将状态信息通过总线上传上位分布式配电控制模块，在配电系统设计初期的时候需要根据配电系统的控制和保护策略设计各种电压电流检测点，开关状态测试点，并与配电盘箱和控制器的供应商进行联合定义与设计，后期的需求变动会增加配电系统的制造工期和成本。基于智能接触器的多电飞机分布式配电控制架构则有效的避免了上述问题，由于采用智能接触器，对外接口只有总线接口，所需的数据通过总线传递(该总线包括但不限于CAN，TTP,AFDX等数据总线)，这样配电系统的控制上位机只通过总线接口与配电系统互联，实现了配电系统设计的灵活性和简易性。本发明解决了传统集中式配电控制架构引起的线路复杂，可靠性低等问题，以总线的通讯方式实现分布式智能配电控制，简化了系统线路，提高了可靠性和灵活性。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于智能接触器的多电飞机分布式配电控制架构,其特征在于，所述控制架构包括多个智能接触器，通讯总线和分布式配电控制模块，所述分布式配电控制模块通过通讯总线连接多个智能接触器，每个所述智能接触器均包括多个控制单元，所述控制单元用于检测上下游电压和电流，接触器状态，并根据预先设置的控制逻辑对支路进行过压，过流和短路保护，每个所述每个智能接触器带有独立的控制芯片组成一个控制单元，可检测上下游电压，电流，接触器状态，所述智能接触器还可以接收分布式配电控制单位DPCU的控制命令，对自身接触器进行开/关/锁定等命令，所述智能接触器与DPCU之间只有一个总线接口，该总线可以进行状态的上传和控制命令的下达，DPCU主要功能是负责整个配电系统的功率传递，故障重构和负载管理，其内驻留配电系统电能分配，故障重构和负载管理程序，根据下端智能接触器通过通讯总线上传的电网状态，进行逻辑控制，并进行命令下达。
2.根据权利要求1所述的控制架构，其特征在于，所述分布式配电控制模块包括电能分配单元，故障重构单元和负载管理单元，所述控制单元通过通讯总线连接分布式配电控制模块。
3.根据权利要求2所述的控制架构，其特征在于，所述智能接触器还包括检测单元，所述检测单元用于检测输入电压电流，所述检测单元将检测结果发送给控制单元，进行自动保护，并将状态信息通过通讯总线上传分布式配电控制模块。
4.根据权利要求1所述的控制架构，其特征在于，所述通讯总线包括CAN，TTP和AFDX数据总线。
5.根据权利要求1所述的控制架构，其特征在于，每个所述智能接触器均为微处理器。
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