CN107769365A - 可重构的卫星电子产品二次电源故障切换单元的控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可重构的卫星电子产品二次电源故障切换单元的控制系统，其包括监视与控制单元、二次电源转换单元、故障切换单元，其中：监视与控制单元，与故障切换单元相连，其包括测控信息处理器、指令驱动器、遥测信息处理模块、通信接口，通信接口与测控信息处理器相连，测控信息处理器与指令驱动器相连，遥测信息处理模块与测控信息处理器相连等。本发明基于故障甄别与隔离，功能可重构的产品二次电源配电系统，能够实现星载电子设备二次电源供电的高可靠设计。

Description

可重构的卫星电子产品二次电源故障切换单元的控制系统
技术领域
本发明涉及一种控制系统，特别是涉及一种可重构的卫星电子产品二次电源故障切换单元的控制系统。
背景技术
随着卫星技术的发展，卫星平台单机朝着集成化、轻量化、小型化的方向发展，平台各项功能如：供配电、热控、推进、测控、SADA机构、天线机构的控制等功能集成于少数几台平台综合电子单机中，平台综合电子按照功能差异，采用了不同的功能模块拼装而成，为卫星平台各系统提供能源与信息交互的服务，因此，该平台综合电子单机的稳定运行以及可靠性对整星而言，非常重要，进一步而言，为综合电子单机提供二次电源的线路高可靠性需求尤为突出。
卫星电子产品二次电源的主要转换手段是采用DC/DC对一、二次电源进行转换，DC/DC是一类混合型的模块电路，内部包含了CMOS型控制器、MOS型功率驱动器，均为单粒子敏感器件，容易在运行期间，受到空间环境或负载波动的影响，形成一定程度的故障，部分故障对DC/DC器件本身是可恢复的，部分故障是不可恢复，当故障应力积累到一定程度时，也会造成故障的扩大化。面向空间复杂的环境以及在轨长寿命的可靠性要求，卫星单机的设计师们应意识到故障风险，并针对性的对二次电源变换电路的运行健壮性进行加固，其重要手段之一就是围绕DC/DC转换器构建一级故障甄别与切除的控制网络，使得单机用电负载获取稳定健康的能源供给，保证产品长寿命正常工作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可重构的卫星电子产品二次电源故障切换单元的控制系统，其基于故障甄别与隔离，功能可重构的产品二次电源配电系统，能够实现星载电子设备二次电源供电的高可靠设计。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种可重构的卫星电子产品二次电源故障切换单元的控制系统，其包括：
监视与控制单元，与故障切换单元相连，其包括测控信息处理器、指令驱动器、遥测信息处理模块、通信接口，通信接口与测控信息处理器相连，测控信息处理器与指令驱动器相连，遥测信息处理模块与测控信息处理器相连；
二次电源转换单元，与监视与控制单元相连，其包括一次电源主份开关、主份EMI滤波器、主份DC/DC转换器、一次电源备份开关、备份EMI滤波器、备份DC/DC转换器，一次电源主份开关与主份EMI滤波器相连，主份EMI滤波器与主份DC/DC转换器相连，主份DC/DC转换器位于备份DC/DC转换器上方，备份DC/DC转换器与备份EMI滤波器相连，备份EMI滤波器与一次电源备份开关相连；
故障切换单元，与二次电源转换单元相连，其包括主份隔离器、备份隔离器、主份交叉器、备份交叉器、合路器，主份交叉器、备份交叉器、合路器都与主份隔离器相连，主份交叉器、备份交叉器、合路器都与备份隔离器相连，备份隔离器位于主份隔离器的下方，主份交叉器位于合路器的上方，合路器位于备份交叉器的上方。
优选地，所述主份隔离器、备份隔离器都采用一种肖特基二极管来保持主备电源流向的单向性。
优选地，所述主份交叉器、备份交叉器、合路器都采用一种磁保持继电器对指定回路的电流流向进行切换控制，单刀双掷的磁保持继电器有益于将故障回路切除以及接通健康回路。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
一，本发明采用磁保持继电器进行交叉切换，整机断电后仍能保持断电前的状态，即对故障具有记忆效果；
二，正常的主备供电拓扑关系式为：A→A、B→B，本发明在发生电源供电故障后,采用故障切换单元进行交叉供电是可实现A→AB、B→AB的拓扑效果。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
如图1所示，本发明可重构的卫星电子产品二次电源故障切换单元的控制系统包括监视与控制单元、二次电源转换单元、故障切换单元，其中：
监视与控制单元，与故障切换单元相连，其包括测控信息处理器、指令驱动器、遥测信息处理模块、通信接口，通信接口与测控信息处理器相连，测控信息处理器与指令驱动器相连，遥测信息处理模块与测控信息处理器相连；
二次电源转换单元，与监视与控制单元相连，其包括一次电源主份开关、主份EMI(Electromagnetic Interference，电磁干扰)滤波器、主份DC(Direct Current，直流电源)/DC转换器、一次电源备份开关、备份EMI滤波器、备份DC/DC转换器，一次电源主份开关与主份EMI滤波器相连，主份EMI滤波器与主份DC/DC转换器相连，主份DC/DC转换器位于备份DC/DC转换器上方，备份DC/DC转换器与备份EMI滤波器相连，备份EMI滤波器与一次电源备份开关相连；
故障切换单元，与二次电源转换单元相连，其包括主份隔离器、备份隔离器、主份交叉器、备份交叉器、合路器，主份交叉器、备份交叉器、合路器都与主份隔离器相连，主份交叉器、备份交叉器、合路器都与备份隔离器相连，备份隔离器位于主份隔离器的下方，主份交叉器位于合路器的上方，合路器位于备份交叉器的上方。
所述主份隔离器、备份隔离器都采用一种肖特基二极管来保持主备电源流向的单向性。
所述主份交叉器、备份交叉器、合路器都采用一种磁保持继电器对指定回路的电流流向进行切换控制，单刀双掷的磁保持继电器有益于将故障回路切除以及接通健康回路。
本发明的工作原理如下：二次电源转换单元、一次电源主份开关、主份EMI滤波器、主份DC/DC转换器一次电源备份开关、备份EMI滤波器、备份DC/DC转换器在无故障状态下为后级用电模块与一个器件进行供电，故障切换单元此时工作在缺省态，无交叉效果，遥测信息处理模块对各组二次电源输出电压进行监视与测量，一旦遥测信息处理模块对主份DC/DC转换器、备份DC/DC转换器采集的结果超出预定范围，即判断发生二次电源输出失效，卫星平台通过总线通信接口对测控信息处理器进行发令，经译码后通过指令驱动器，按照故障发生的情况对一次电源主份开关、一次电源备份开关、主份交叉器、备份交叉器、合路器进行切换控制，将故障二次电源输出切出主回路，健康的二次电源进行补位供电，为后级用电模块与器件进行可靠供电；故障切换单元包括主份隔离器、备份隔离器在单机二次供电发生故障情况下，对故障发生后，故障点的约束与限制；所述故障切换单元包括主份交叉器、备份交叉器在单机二次供电发生故障情况下，对故障切出回路实施连接通路的控制；所述故障切换单元包括合路器在单机二次供电发生故障情况下，对无法切出回路的电源，在隔离状态下保证供电输出的正常。
28V(伏)一次电源母线输入后，分别经过两只第四继电器输入至二次电源转换电路，两只第四继电器控制了产品主、备供电的开和关，可支持冷机运行和热机运行两种模式；继电器后端分别串接了相同的二次电源转换电路，由EMI滤波器以及DC/DC转换器构成，在上述实际应用案例中，二次电源转换模块分别产生了三组电源，分别是±12V电源、5V电源、基准5V电源，主备机各三组，构成了整机的二次电源一般运行的拓扑体系。
故障切换重构电路中，±12V输出正、负端分别采用二极管隔离输出，并均连接到磁保持第一继电器上，第一继电器在主、备任意一路发生故障的情况下接通采用合路方式进行输出，隔离二极管可用于隔离故障端的DC/DC电压；5V电源5VA(级别)输出采用磁保持第二继电器对输入的主、备电源进行选择，默认是接通主机电源，5VB(级别)输出采用磁保持第一继电器对输入的主、备电源进行选择，默认接通的是备机电源；基准5V由主、备两只DC/DC输出，通过磁保持第三继电器选通一路输出作为后级电路的基准，两只第五继电器保持继电器分别对、基准5VA与基准5VB的输入源进行选择。
本发明通过对二次电源输出电压的监视，当识别出任意一路二次电源超限或发生故障时，通过对故障切换单元进行发令，采取切换控制，确保卫星电子产品后级二次电源供配电的高可靠。
以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种可重构的卫星电子产品二次电源故障切换单元的控制系统，其特征在于，其包括：
监视与控制单元，与故障切换单元相连，其包括测控信息处理器、指令驱动器、遥测信息处理模块、通信接口，通信接口与测控信息处理器相连，测控信息处理器与指令驱动器相连，遥测信息处理模块与测控信息处理器相连；
二次电源转换单元，与监视与控制单元相连，其包括一次电源主份开关、主份EMI滤波器、主份DC/DC转换器、一次电源备份开关、备份EMI滤波器、备份DC/DC转换器，一次电源主份开关与主份EMI滤波器相连，主份EMI滤波器与主份DC/DC转换器相连，主份DC/DC转换器位于备份DC/DC转换器上方，备份DC/DC转换器与备份EMI滤波器相连，备份EMI滤波器与一次电源备份开关相连；
故障切换单元，与二次电源转换单元相连，其包括主份隔离器、备份隔离器、主份交叉器、备份交叉器、合路器，主份交叉器、备份交叉器、合路器都与主份隔离器相连，主份交叉器、备份交叉器、合路器都与备份隔离器相连，备份隔离器位于主份隔离器的下方，主份交叉器位于合路器的上方，合路器位于备份交叉器的上方。
2.如权利要求1所述的可重构的卫星电子产品二次电源故障切换单元的控制系统，其特征在于，所述主份隔离器、备份隔离器都采用一种肖特基二极管来保持主备电源流向的单向性。
3.如权利要求1所述的可重构的卫星电子产品二次电源故障切换单元的控制系统，其特征在于，所述主份交叉器、备份交叉器、合路器都采用一种磁保持继电器对指定回路的电流流向进行切换控制，单刀双掷的磁保持继电器有益于将故障回路切除以及接通健康回路。
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