CN109633411B - 一种特种车辆用高压配电电路状态检测系统 - Google Patents

一种特种车辆用高压配电电路状态检测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种特种车辆用高压配电电路状态检测系统，其包括：管理控制器、高压电源、泄放电阻、检测电源、限流电阻、采样电阻、高压熔断器、高压接触器K1、高压接触器K2、高压接触器K3；泄放电阻一端连接高压电源的负极，另一端连接高压接触器K3；高压熔断器一端连接高压电源的正极，另一端连接高压接触器K3和高压接触器K1；由高压电源(U1)的正极至高压熔断器另一端之间，依次串联接入检测电源、高压接触器K2、限流电阻、采样电阻；采样电阻两端、泄放电阻两端以及高压接触器K1辅助触点的两端均接入管理控制器。本发明能够在高压上电前、高压配电电路开路故障时进行故障判别，提升高压配电及安全保护系统的智能化信息化水平。

Description

一种特种车辆用高压配电电路状态检测系统
技术领域
本发明属于高压直流供配电技术领域，涉及一种特种车辆用高压配电电路状态检测系统。
背景技术
随着特种车辆全电化的发展，大功率机械、液压逐渐被电力作动设备所取代，特种车辆的供电体制也逐渐从低压供电体制发展为高低压混合供电体制。熔断器作为特种车辆的一级配电设备，能够实现对配电支路的短路保护。传统的特种车辆采用28V供电体制，28V电压属于安全电压，装有熔断器的主配电盒可以安装在驾驶舱，便于观察、检测熔断器的状态。但随着直流270V和900V供电体制的应用，电压等级增大，为了防止人员发生触电危险，高压配电电路与发电机、高压储能装置紧密结合，封装在动力舱或与动力舱接近的部位，不能观察高压配电电路的状态。为了确保高压配电安全，在高压上电前以及配电电路故障时需要掌握高压配电电路主要器件的状态，因此，需要一种能智能检测高压配电电路状态的方法，精准确定高压配电电路的状态。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是：提供一种特种车辆用高压配电电路状态检测系统，通过对高压配电电路状态的检测，作为高压上电前或高压配电支路出现断路故障时判断的依据，能够提升高压配电及安全装置智能化、信息化的程度。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种特种车辆用高压配电电路状态检测系统，其包括：管理控制器、高压电源U1、泄放电阻R3、检测电源U2、限流电阻R1、采样电阻R2、高压熔断器FR、高压接触器K1、高压接触器K2、高压接触器K3；泄放电阻R3一端连接高压电源U1的负极，另一端连接高压接触器K3；高压熔断器FR一端连接高压电源U1的正极，另一端连接高压接触器K3和高压接触器K1；由高压电源U1的正极至高压熔断器FR另一端之间，依次串联接入检测电源U2、高压接触器K2、限流电阻R1、采样电阻R2；采样电阻R2两端、泄放电阻R3两端以及高压接触器K1的辅助触点的两端均接入管理控制器。
其中，所述检测电源U2作为辅助电源，为隔离24V电源模块，功率15W，输入电压为9V～36V，输出为24V。
其中，所述限流电阻R1的阻值为20kΩ，功率控制在0.5W以内。
其中，所述采样电阻R2的阻值为5kΩ，功率控制0.5W以内。
其中，所述高压接触器K2、高压接触器K3的最高工作电压为1800V，额定工作5A，主触点的耐压值≥3000V。
本发明还提供一种特种车辆用高压配电电路状态检测方法，由管理控制器控制高压接触器K1、高压接触器K2、高压接触器K3的断开或闭合，检测采样电阻R2或泄放电阻R3两端的电压、或者高压接触器K1的辅助触点K1-2的状态，以判断高压配电电路的状态。
其中，上电前高压配电电路的状态检查过程为：
高压上电前，管理控制器控制高压接触器K2断开，高压接触器K3闭合，通过测量泄放电阻R3两端的电压来检查高压母线的电压，当高压正负母线电压≤36V，断开高压接触器K3，闭合高压接触器K2，当采样电阻R2的电压≥3.5V，则说明高压熔断器FR工作正常，当采集的采样电阻R2电压＜3.5V，则高压熔断器FR需要更换；管理控制器控制高压母线正极高压接触器K1闭合，检查K1辅助触点K1-2的状态，当检测到K1辅助触点为接通状态，则表明高压接触器K1工作正常，反之高压接触器K1需要更换。
其中，高压配电电路开路故障判别过程为：
当高压配电电路出现开路故障，管理控制器检测高压电源的状态，确认高压电源已经关断，控制高压接触器K2断开，高压接触器K3闭合，检查高压母线的电压，当高压正负母线电压≤36V，断开高压接触器K3，闭合高压接触器K2，当采集的采样电阻R2电压＜3.5V，则判断高压熔断器FR故障；管理控制器控制高压母线正极高压接触器K1闭合，检查高压接触器K1辅助触点K1-2的状态，当检测到高压接触器K1辅助触点K1-2断开状态，则判断高压接触器K1故障。
其中，高压配电电路高压接触器触点粘连故障判别过程为：
管理控制器检测高压电源的状态，确认高压电源已经关断，管理控制器控制高压母线正极高压接触器K1闭合和断开，判断高压接触器K1接触器线圈电压与辅助触点K1-2的状态。当线圈电压为零，辅助触电状态为“闭合”时，则判断判断高压接触器K1为粘连故障。
其中，还包括：高压接触器K2和K3的闭锁功能以及高压母线的泄放功能；高压接触器K2和K3的闭锁过程为：管理控制器对高压接触器K2和高压接触器K3实施闭锁控制，高压接触器K3闭合，高压接触器K2则保持断开状态，高压接触器K2闭合，高压接触器K3则保持断开状态；高压母线的泄放过程为：确保高压母线电压在高压电压断电时，高压母线电压处于安全电压范围内，高压电源关闭后，高压接触器K3闭合，泄放电阻R3将母线残存电荷泄放至36V。
(三)有益效果
上述技术方案所提供的特种车辆用高压配电电路状态检测系统，简单、可靠，适用于特种车辆高压配电及安全保护装置内高压熔断器的状态检测，能够在高压上电前，以及高压配电电路开路故障时进行故障判别，提升高压配电及安全保护系统的智能化、信息化水平。
附图说明
图1为本发明特种车辆用高压配电电路状态检测系统原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
参照图1所示，本发明特种车辆用高压配电电路状态检测系统用于实现高压配电电路故障类型判别，该检测系统包括：管理控制器、高压电源U1、泄放电阻R3、检测电源U2、限流电阻R1、采样电阻R2、高压熔断器FR、高压接触器K1、高压接触器K2、高压接触器K3；泄放电阻R3一端连接高压电源U1的负极，另一端连接高压接触器K3；高压熔断器FR一端连接高压电源U1的正极，另一端连接高压接触器K3和高压接触器K1；由高压电源U1的正极至高压熔断器FR另一端之间，依次串联接入检测电源U2、高压接触器K2、限流电阻R1、采样电阻R2；采样电阻R2两端、泄放电阻R3两端以及高压接触器K1的辅助触点的两端均接入管理控制器。
本实施例中，检测电源U2作为辅助电源，为隔离24V电源模块，功率15W，输入电压为9V～36V，输出为24V。
限流电阻R1的阻值为20kΩ，功率控制在0.5W以内。
采样电阻R2的阻值为5kΩ，功率控制0.5W以内。
高压接触器K2、高压接触器K3的最高工作电压为1800V，额定工作5A，主触点的耐压值≥3000V。
泄放电阻R3的阻值可根据母线电压、负载端的电容、泄放时间，以及泄放电阻的安装空间综合指标进行选型。
管理控制器主要包括采集电路、驱动电路、单片机、信息传输电路、总线转发模块、远程发射板。
本发明特种车辆用高压配电电路状态检测系统的应用如下：
a)上电前高压配电电路的状态检查
高压上电前，管理控制器控制高压接触器K2断开，高压接触器K3闭合，通过测量泄放电阻R3两端的电压来检查高压母线的电压，当高压正负母线电压≤36V，断开高压接触器K3，闭合高压接触器K2，当采样电阻R2的电压≥3.5V，则说明高压熔断器FR工作正常，当采集的采样电阻R2电压＜3.5V，则高压熔断器FR需要更换。管理控制器控制高压母线正极高压接触器K1闭合，检查K1辅助触点K1-2的状态，当检测到K1辅助触点为接通状态，则表明高压接触器K1工作正常，反之高压接触器K1需要更换。
b)高压配电电路开路故障判别
当高压配电电路出现开路故障，管理控制器检测高压电源的状态，确认高压电源已经关断，控制高压接触器K2断开，高压接触器K3闭合，检查高压母线的电压，当高压正负母线电压≤36V，断开高压接触器K3，闭合高压接触器K2，当采集的采样电阻R2电压＜3.5V，则判断高压熔断器FR故障。管理控制器控制高压母线正极高压接触器K1闭合，检查高压接触器K1辅助触点K1-2的状态，当检测到高压接触器K1辅助触点K1-2断开状态，则判断高压接触器K1故障。
c)高压配电电路高压接触器触点粘连故障判别
管理控制器检测高压电源的状态，确认高压电源已经关断，管理控制器控制高压母线正极高压接触器K1闭合和断开，判断高压接触器K1接触器线圈电压与辅助触点K1-2的状态。当线圈电压为零，辅助触电状态为“闭合”时，则判断判断高压接触器K1为粘连故障。
d)高压接触器K2和K3的闭锁功能
管理控制器对高压接触器K2和高压接触器K3实施闭锁控制，高压接触器K3闭合，高压接触器K2则保持断开状态，高压接触器K2闭合，高压接触器K3则保持断开状态。
e)高压母线的泄放功能
确保高压母线电压在高压电压断电时，高压母线电压处于安全电压范围内，高压电源关闭后，高压接触器K3闭合，泄放电阻R3将母线残存电荷泄放至36V，泄放电阻R3的控制也可斩波电路控制，提高泄放电阻R3的安全性和可靠性。
f)信息传输功能
管理控制器可通过现场总线或远程发射装置将高压熔断器、高压接触器的故障类型发送到显控装置或运程接收装置，实现高压配电电路的故障判别，以及故障器件的更换。
由上述技术方案可以看出，本发明检测方法简单、可靠，适用于特种车辆高压配电及安全保护装置内高压熔断器的状态检测，能够在高压上电前，以及高压配电电路开路故障时进行故障判别，提升高压配电及安全保护系统的智能化、信息化水平。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种特种车辆用高压配电电路状态检测方法，所述检测方法基于特种车辆用高压配电电路状态检测系统进行，检测系统包括：管理控制器、高压电源(U1)、泄放电阻(R3)、检测电源(U2)、限流电阻(R1)、采样电阻(R2)、高压熔断器(FR)、高压接触器K1、高压接触器K2、高压接触器K3；泄放电阻(R3)一端连接高压电源(U1)的负极，另一端连接高压接触器K3；高压熔断器(FR)一端连接高压电源(U1)的正极，另一端连接高压接触器K3和高压接触器K1；由高压电源(U1)的正极至高压熔断器(FR)另一端之间，依次串联接入检测电源(U2)、高压接触器K2、限流电阻(R1)、采样电阻(R2)；采样电阻(R2)两端、泄放电阻(R3)两端以及高压接触器K1的辅助触点的两端均接入管理控制器；其特征在于，检测方法的过程为：由管理控制器控制高压接触器K1、高压接触器K2、高压接触器K3的断开或闭合，检测采样电阻(R2)或泄放电阻(R3)两端的电压、或者高压接触器K1的辅助触点K1-2的状态，以判断高压配电电路的状态；
其中，上电前高压配电电路的状态检查过程为：
高压上电前，管理控制器控制高压接触器K2断开，高压接触器K3闭合，通过测量泄放电阻(R3)两端的电压来检查高压母线的电压，当高压正负母线电压≤36V，断开高压接触器K3，闭合高压接触器K2，当采样电阻(R2)的电压≥3.5V，则说明高压熔断器( FR) 工作正常，当采集的采样电阻(R2)电压＜3.5V，则高压熔断器( FR) 需要更换；管理控制器控制高压母线正极高压接触器K1闭合，检查K1辅助触点K1-2的状态，当检测到K1辅助触点为接通状态，则表明高压接触器K1工作正常，反之高压接触器K1需要更换。
2.基于权利要求1所述的特种车辆用高压配电电路状态检测方法，其特征在于，高压配电电路开路故障判别过程为：
当高压配电电路出现开路故障，管理控制器检测高压电源的状态，确认高压电源已经关断，控制高压接触器K2断开，高压接触器K3闭合，检查高压母线的电压，当高压正负母线电压≤36V，断开高压接触器K3，闭合高压接触器K2，当采集的采样电阻(R2)电压＜3.5V，则判断高压熔断器(FR)故障；管理控制器控制高压母线正极高压接触器K1闭合，检查高压接触器K1辅助触点K1-2的状态，当检测到高压接触器K1辅助触点K1-2断开状态，则判断高压接触器K1故障。
3.基于权利要求2所述的特种车辆用高压配电电路状态检测方法，其特征在于，高压配电电路高压接触器触点粘连故障判别过程为：
管理控制器检测高压电源的状态，确认高压电源已经关断，管理控制器控制高压母线正极高压接触器K1闭合和断开，判断高压接触器K1接触器线圈电压与辅助触点K1-2的状态； 当线圈电压为零，辅助触电状态为“闭合”时，则判断判断高压接触器K1为粘连故障。
4.基于权利要求3所述的特种车辆用高压配电电路状态检测方法，其特征在于，还包括：高压接触器K2和K3的闭锁功能以及高压母线的泄放功能；高压接触器K2和K3的闭锁过程为：管理控制器对高压接触器K2和高压接触器K3实施闭锁控制，高压接触器K3闭合，高压接触器K2则保持断开状态，高压接触器K2闭合，高压接触器K3则保持断开状态；高压母线的泄放过程为：确保高压母线电压在高压电压断电时，高压母线电压处于安全电压范围内，高压电源关闭后，高压接触器K3闭合，泄放电阻(R3)将母线残存电荷泄放至36V。
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GR01 Patent grant
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