CN109061522B - 一种电源设备自主保障的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电源设备自主保障的系统和方法。该系统包括：AC/DC单元、DC/DC单元、显示指示单元、计算机单元、I/O控制单元、信号采集单元、电子负载单元和包括有指示灯的前面板；AC/DC单元用于交直流转换，按照需求为其他组成单元提供直流电源；DC/DC单元为电源设备提供a、b两路独立的、可连续微调的直流电源；计算机单元调用I/O控制单元完成控制电源设备前面板指示灯的亮/灭、控制电子负载单元的接入/断开、对DC/DC单元两路电源供电以及供电电压值的微小连续可调控制，调用信号采集单元完成对电源设备、电子负载单元和DC/DC单元的电压、电流信号的采集；显示指示单元根据来自计算机单元的显示信号进行图像显示；电子负载单元根据预设参数动态调整负载电流值。

Description

一种电源设备自主保障的系统和方法

技术领域

本发明涉及电源设备技术领域。更具体地，涉及一种电源设备自主保障的系统和方法。

背景技术

电源设备作为测发控系统中的核心组成单元，为测发控系统各测试设备、飞行器提供能源保障。

对于电源设备，传统的保障策略包括：定期维修、预防性维修、中修、大修几类，但均是一种定期维护且被动反应、维修的过程。虽然当前大部分电源设备内部都具有独立的BIT自检测功能，但仅能对电源设备的部分硬件状态给出定性反馈，而无法描述定量的状态发展趋势，更无法让决策者完整了解到电源设备各部件的退化规律及特点。

为满足对电源设备状态的监控及评估，延长保障周期，降低保障成本，对电源设备的自主保障设计尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电源设备自主保障的系统和方法，该系统和方法通用的能够开展状态检测、技术性能评估、故障诊断和预测、精度测量并给予健康状态评估的实现方法，以弥补传统保障策略中的诸多不足。

为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一方面提供一种电源设备自主保障的系统，该系统包括：AC/DC单元、DC/DC单元、显示指示单元、计算机单元、I/O控制单元、信号采集单元、电子负载单元和包括有指示灯的前面板；

AC/DC单元用于交直流转换，按照需求为其他组成单元提供直流电源；

DC/DC单元按照需求为电源设备提供a、b两路独立的、可连续微调的直流电源；

计算机单元调用I/O控制单元完成控制前面板指示灯的亮/灭、控制电子负载单元的接入/断开、对DC/DC单元两路电源供电以及供电电压值的微小连续可调控制，调用信号采集单元完成对电源设备、电子负载单元和DC/DC单元的电压、电流信号的采集；

显示指示单元根据来自计算机单元的显示信号进行图像显示；

电子负载单元根据预设参数动态调整负载电流值。

优选地，所述计算机单元根据信号采集单元采集内容进行分析并绘制曲线，同时还具有读取、整合、绘制原存档能力。

本发明另一方面提供一种根据以上系统进行的电源设备自主保障方法，包括：开机检查、过流保护检查、过压保护检查、电压稳定度检查、效率检查、电流反向输入保护功能检查和带载启动检查。

具体地，所述开机检查包括：

电源设备外部供电开启，电源设备前面板置“开”状态，在显示指示单元软件界面选择“开机检查”，此时电源设备前面板表头显示电压与显示指示单元通过信号采集单元在电源设备检测孔端采集电压值是否一致；

旋转电源设备“调节旋钮”，从电源设备前面板表头显示与显示指示单元显示是否可在20V～30V连续可调；

再通过显示指示单元设置，将电子负载单元设置为20A并输出，电源设备是否正常工作，并满足“输出电流I＝20A”的要求。

具体地，所述过流保护检查包括：

在显示指示单元软件界面选择“过流保护检查”并设置电子负载单元近保护值为20A，步进调节为0.1A/s，电源设备置“开”“加载”状态，电子负载单元置“开”状态，软件缓慢调高电子负载单元的电流，当电源设备前面板红色“过流”灯变亮，电源设备供电电源切断输出，软件步进调节停止；此时电源设备处于过流保护状态，当前显示指示单元所显示电子负载单元电流值即为过流保护值；

在电源设备正常工作时，将电子负载单元的电流设置为25A并输出，电源设备过流保护，软件采集到的输出电流上升的时刻到输出电压开始下降的时刻之间的时间差即过流保护响应时间。

具体地，所述过压保护检查包括：

在显示指示单元软件界面选择“过压保护检查”，并设置DC/DC单元a路电压值为31V，步进调节为0.1V/s，控制DC/DC单元在测试孔端处逐渐调高输出电压，当电源设备前面板的红色“过压”灯变亮，软件步进调节停止，同时电源设备切断输出，在显示指示单元软件界面所显示的采集电压值即为过压保护值。

具体地，所述电压稳定度检查包括：

在显示指示单元软件界面选择“电压稳定度检查”并设置DC/DC单元b路电压值为25V，从电源设备输入端为电源设备供电；电源设备置“开”“加载”状态，电源设备工作，此时负载电流为0时，通过信号采集单元采集测试孔端电压并记录前电压值为U_o，通过显示指示单元软件界面设置电子负载单元电流值为20A，并输出，显示指示单元软件通过信号采集单元采集并处理得到当前电压值为满载U_o1；根据

计算得出S_U，S_U定义为电压稳定度，并将S_U的结果与要求值进行对比得出结论。

具体地，所述效率检查包括：

在显示指示单元软件界面选择“效率检查”并设置DC/DC单元输入端供电电压值为25V，电源设备置“开”“加载”状态，调节电源设备前面板调压旋钮，调节输出电压为25V电压，在显示指示单元软件界面将电子负载单元的电流设置为20A并输出，此时通过信号采集单元采集到的输入电流I_i及输出电流I_o，输入电压U_i及测试孔端的输出电压U_o，根据

计算得出电源效率。

具体地，所述电流反向输入保护功能检查包括：

在显示指示单元软件界面选择“电流反向输入保护功能检查”并设置DC/DC单元b路电压值为25V，电源设备置“开”、“加载”状态，缓慢调高DC/DC单元输出端输出电压，当DC/DC单元b路输出电压大于电源设备的输出电压时，DC/DC单元输出电流显示为零，同时电源设备前面板电流表显示为零，说明没有电流反向流入电源设备的输出端，电源设备输出具有电流反向输入保护功能。

具体地，所述带载启动检查：在显示指示单元软件界面选择“带载启动检查”，设置将电子负载单元的电流设置为10A，并输出，然后将电源设备置“开”、“加载”状态；电源设备正常启动，则电源设备输出具有带恒流10A负载启动的能力。

本发明的有益效果如下：

本发明提供的技术方案通过电子负载、独立DC/DC单元等接入电源设备的输入、输出回路，配合数据采集软件，实现对电源设备多项重要基础功能指标的自动化检测、精度测量、技术性能评估、故障诊断和预测以及设备健康状态评估；大大延长了电源设备的保障周期，极大的降低了保障成本，极大的降低了设备突发性故障发生的风险。能够覆盖各类电源设备的最重要的基础性能检查，操作过程简便且不存在安全操作隐患。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本发明一种通用电源设备自主保障的实现方法原理框图。

图2为电源设备简图。

图3为本发明实施例的健康状况评估示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

参照图1、图2、图3框图具体说明本实施方式。

为方便描述，假定电源设备重要技术指标参数如下表1所示。

表1假定电源设备技术指标参数

计算机单元1，调用I/O控制单元3对设备面板上的指示灯进行控制，对电子负载单元5输出和断开进行控制，对DC/DC单元7两路电源供电以及供电电压值的微小连续可调控制；调用信号采集单元4完成电源设备、电子负载单元5、DC/DC单元7的电压、电流信号的采集，并根据采集内容绘制曲线，同时还有能够读取、整合、绘制原存档能力；

显示指示单元2，通过接收来自计算机的显示信号来实现测试结果的显示，方便查看结果、设置参数等。面板指示是通过前面板指示灯来显示当前参与工作单元、整体回路通断等状态，可以很直观、迅速地了解当前各组成单元的工作情况；

I/O控制单元3，接收计算机单元1的指令，控制电子负载单元5输出/断开等动作，控制DC/DC单元7与电源设备的两路供电独立的输出/断开等动作；

信号采集单元4，根据测试单元内容需求，实时采集电子负载单元5、DC/DC单元7、电源设备的电压、电流信号，并反馈给计算机单元1；

电子负载单元5，根据显示指示单元2参数设定，动态调整负载电流值，和输出/断开的控制；

AC/DC单元6输入为220V交流电源，经AC/DC单元提供直流输出，为计算机单元1、显示指示单元2、电子负载单元5、DC/DC单元7等单元设备提供直流供电；

DC/DC单元7，根据检测内容需求，为电源设备提供两路独立的，可连续微调的直流能源。

具体实施方案二：根据具体实施方式一所述的一种通用电源设备自主保障系统的实现方法，本实施方法中，AC/DC单元6为整个系统供电后，计算机单元1上软件调用I/O控制单元3、信号采集单元4完成当前回路状态自检，确保电子负载单元5、DC/DC单元7为未输出状态，此时显示指示单元2指示灯显示电子负载单元5、DC/DC单元7为未输出状态。

开机检查：电源设备外部供电开启，电源设备前面板置“开”状态，在显示指示单元2软件界面选择“开机检查”，此时电源设备前面板表头显示电压与显示指示单元2通过信号采集单元4在电源设备检测孔端采集电压值一致。旋转电源设备“调节旋钮”，从电源设备前面板表头显示与显示指示单元2显示均可在20V～30V连续可调。再通过显示指示单元2设置，将电子负载单元5设置为20A并输出，电源设备正常工作，满足“输出电流I＝20A”的要求。

过流保护检查：在显示指示单元2软件界面选择“过流保护检查”并设置电子负载单元5近保护值为20A，步进调节为0.1A/s，电源设备置“开”“加载”状态，电子负载单元5置“开”状态，软件缓慢调高电子负载的电流，当电源设备前面板红色“过流”灯变亮，电源设备供电电源切断输出，软件步进调节停止。此时电源设备处于过流保护状态。当前显示指示单元2所显示电子负载单元5电流值即为过流保护值；在电源设备正常工作时，将电子负载单元5的电流设置为25A并输出，电源设备过流保护，软件采集到的输出电流上升的时刻到输出电压开始下降的时刻之间的时间差即过流保护响应时间，满足10～20ms。

过压保护检查：在显示指示单元2软件界面选择“过压保护检查”，并设置DC/DC单元7a路电压值为31V，步进调节为0.1V/s,控制DC/DC单元7在测试孔端处逐渐调高输出电压，当电源设备前面板的红色“过压”灯变亮，软件步进调节停止，同时电源设备切断输出，在显示指示单元2软件界面所采集到的电压值即为过压保护值；

电压稳定度检查：在显示指示单元2软件界面选择“电压稳定度检查”并设置DC/DC单元7b路电压值为25V，从电源设备输入端为设备供电。电源设备置“开”“加载”状态，电源设备工作，此时负载电流为0时，通过信号采集单元4采集测试孔端电压并记录前电压值为U_o。通过显示指示单元2软件界面设置电子负载单元5电流值为20A，并输出，显示指示单元2软件通过过信号采集单元4采集并处理得到当前电压值为满载U_o。软件会根据表1中第4项中的公式计算得出S_U＝的值，并最终得出S_U的结果并与要求值进行对比得出结论。输入20V、30V过程与上述情况一致。如下表2所示。

表2电源稳定度电压采集值

效率检查：在显示指示单元2软件界面选择“效率检查”并设置DC/DC单元7输入端供电电压值为25V，电源设备置“开”、“加载”状态，调节电源设备前面板调压旋钮，调节输出电压为25V电压，在显示指示单元2软件界面将电子负载的电流设置为20A并输出，此时通过信号采集单元4采集到的输入电流I_i及输出电流I_o，输入电压U_i及测试孔端的输出电压U_o，根据表1第5项公式计算得出电源效率。

电流反向输入保护功能检查：在显示指示单元2软件界面选择“电流反向输入保护功能检查”并设置DC/DC单元7电源b路电压值为25V，电源设备置“开”、“加载”状态，缓慢调高DC/DC单元7电源输出端输出电压，当DC/DC单元7b路电源输出电压大于电源设备的输出电压时，DC/DC单元7输出电流显示为零，同时电源设备前面板电流表显示为零，说明没有电流反向流入电源设备的输出端，电源设备输出具有电流反向输入保护功能。

带载启动检查：在显示指示单元2软件界面选择“带载启动检查”，设置将电子负载单元5的电流设置为10A，并输出，然后将电源设备置“开”、“加载”状态。电源设备正常启动，则电源设备输出具有带恒流10A负载启动的能力。

完成上述每一项定量测试后，软件会将测试值与历史测试值合并，并绘制出趋势曲线，待所有测试项目完成后，可以要求软件综合各项测试内容，绘制当前电源设备的健康曲线并给出评估结论。

Claims (7)

1.一种电源设备自主保障方法，在电源设备自主保障系统上执行，其特征在于，包括：开机检查、过流保护检查、过压保护检查、电压稳定度检查、效率检查、电流反向输入保护功能检查和带载启动检查，其中，

所述系统包括：AC/DC单元、DC/DC单元、显示指示单元、计算机单元、I/O控制单元、信号采集单元、电子负载单元和包括有指示灯的前面板；

AC/DC单元用于交直流转换，为其他组成单元提供直流电源；

DC/DC单元按照需求为电源设备提供a、b两路独立的、可连续微调的直流电源；

计算机单元调用I/O控制单元完成控制前面板指示灯的亮/灭、控制电子负载单元的接入/断开、对DC/DC单元两路电源供电以及供电电压值的微小连续可调控制，调用信号采集单元完成对电源设备、电子负载单元和DC/DC单元的电压、电流信号的采集；

显示指示单元根据来自计算机单元的显示信号进行图像显示；

电子负载单元根据预设参数动态调整负载电流值；

所述计算机单元根据信号采集单元采集内容进行分析并绘制曲线，同时还具有读取、整合、绘制原存档能力；

所述带载启动检查：在显示指示单元软件界面选择“带载启动检查”，设置将电子负载单元的电流设置为10A，并输出，然后将电源设备置“开”、“加载”状态；电源设备正常启动，则电源设备输出具有带恒流10A负载启动的能力。

2.根据权利要求1所述的电源设备自主保障方法，其特征在于，开机检查包括：

电源设备外部供电开启，电源设备前面板置“开”状态，在显示指示单元软件界面选择“开机检查”，此时电源设备前面板表头显示电压与显示指示单元通过信号采集单元在电源设备检测孔端采集电压值是否一致；

旋转电源设备“调节旋钮”，从电源设备前面板表头显示与显示指示单元显示是否可在20V～30V连续可调；

再通过显示指示单元设置，将电子负载单元设置为20A并输出，电源设备是否正常工作，并满足“输出电流I＝20A”的要求。

3.根据权利要求1所述的电源设备自主保障方法，其特征在于，过流保护检查包括：

在显示指示单元软件界面选择“过流保护检查”并设置电子负载单元近保护值为20A，步进调节为0.1A/s，电源设备置“开”“加载”状态，电子负载单元置“开”状态，软件缓慢调高电子负载单元的电流，当电源设备前面板红色“过流”灯变亮，电源设备供电电源切断输出，软件步进调节停止；此时电源设备处于过流保护状态，当前显示指示单元所显示电子负载单元电流值即为过流保护值；

在电源设备正常工作时，将电子负载单元的电流设置为25A并输出，电源设备过流保护，软件采集到的输出电流上升的时刻到输出电压开始下降的时刻之间的时间差即过流保护响应时间。

4.根据权利要求1所述的电源设备自主保障方法，其特征在于，过压保护检查包括：

在显示指示单元软件界面选择“过压保护检查”，并设置DC/DC单元a路电压值为31V，步进调节为0.1V/s，控制DC/DC单元在测试孔端处逐渐调高输出电压，当电源设备前面板的红色“过压”灯变亮，软件步进调节停止，同时电源设备切断输出，在显示指示单元软件界面所显示的采集电压值即为过压保护值。

5.根据权利要求1所述的电源设备自主保障方法，其特征在于，电压稳定度检查包括：

在显示指示单元软件界面选择“电压稳定度检查”并设置DC/DC单元b路电压值为25V，从电源设备输入端为电源设备供电；电源设备置“开”“加载”状态，电源设备工作，此时负载电流为0时，通过信号采集单元采集测试孔端电压并记录前电压值为U_o，通过显示指示单元软件界面设置电子负载单元电流值为20A，并输出，显示指示单元软件通过信号采集单元采集并处理得到当前电压值为满载U_o1；根据

计算得出S_U，S_U定义为电压稳定度，并将S_U的结果与要求值进行对比得出结论。

6.根据权利要求1所述的电源设备自主保障方法，其特征在于，效率检查包括：

在显示指示单元软件界面选择“效率检查”并设置DC/DC单元输入端供电电压值为25V，电源设备置“开”“加载”状态，调节电源设备前面板调压旋钮，调节输出电压为25V电压，在显示指示单元软件界面将电子负载单元的电流设置为20A并输出，此时通过信号采集单元采集到的输入电流I_i及输出电流I_o，输入电压U_i及测试孔端的输出电压U_o，根据

计算得出电源效率。

7.根据权利要求1所述的电源设备自主保障方法，其特征在于，电流反向输入保护功能检查包括：

在显示指示单元软件界面选择“电流反向输入保护功能检查”并设置DC/DC单元b路电压值为25V，电源设备置“开”、“加载”状态，缓慢调高DC/DC单元输出端输出电压，当DC/DC单元b路输出电压大于电源设备的输出电压时，DC/DC单元输出电流显示为零，同时电源设备前面板电流表显示为零，说明没有电流反向流入电源设备的输出端，电源设备输出具有电流反向输入保护功能。

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