CN110706472A - 一种基于无线通信的sspc系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于无线通信的SSPC系统及方法，主要由DC‑DC转换器、主控制器、无线通信模块、电压传感器、N个固态开关、N个电流传感器、调理电路和驱动模块组成。本发明实现了SSPC配电管理的无线通信和高可靠性。由于采用无线通信，不仅可减少各设备间通信线缆架设，减少布线成本，而且在出现故障时可通过专用无线设备直接监测方便定位，维护性好。此外，采用了双重加密，主控制器加密和无线通信模块的加密结合一起，双重加密，提高数据安全性。

Description

一种基于无线通信的SSPC系统及方法
技术领域
本发明涉及智能配电技术领域，具体涉及一种基于无线通信的SSPC系统及方法。
背景技术
固态功率控制器(Solid-State Power Controller，简称SSPC)是集继电器的转换功能和断路器的电路保护功能于一体的智能开关设备。固态功率控制器常用于航天和武器装备等领域的配电系统中，以实现对航天和武器装备的配电系统的各个复杂支路的供电通断控制。航天和武器装备因对其自身高可靠性要求极高的技术特点，目前多采用有线通信方式对其进行控制。然而有线通信方式需要额外架设通信线缆，从而使得布线成本增加，也降低了系统的灵活性。
发明内容
本发明提供一种基于无线通信的SSPC系统及方法，其能够降低系统复杂程度，提高系统的维护性，具有工作可靠性高、体积小和重量轻等特点。
为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种基于无线通信的SSPC系统，主要由DC-DC转换器、主控制器、无线通信模块、电压传感器、N个固态开关、N个电流传感器、调理电路和驱动模块组成；DC-DC转换器电路输入端与外部的偏置电源相连；DC-DC转换器电路输出端与内部的电压传感器、电流传感器、调理电路、驱动模块、固态开关、主控制器和无线通信模块的电源端相连；无线通信模块连接在主控制器的通信端上，并通过无线方式与远端的控制平台相连；电源线分为1条合路段和N条支路段，其中合路段的输入端形成SSPC输入端，合路段的输出端与N条支路段的输入端连接，每条支路段的输出端形成一路SSPC输出端；SSPC输入端与供电电源连接，SSPC输出端与待控装备配电系统连接；电压传感器并接在电源线的合路段上，电压传感器的信号输出端与主控制器的电压信号输入端相连；1个固态开关和1个电流传感器同时串接在电源线的一条支路段上，其中固态开关靠近支路段的输入端，电流传感器靠近支路段的输出端；所有电流传感器的信号输出端均与调理电路的输入端连接，调理电路的输出端与主控制器的电流信号输入端相连；主控制器的控制输出端与驱动模块的输入端连接，驱动模块包括N路输出端，每一路输出端分别与1个固态开关的控制端相连；上述N为大于等于1的正整数。
上述系统中，固态开关由MOS管或IGBT组成。
上述系统中，无线通信模块为WIFI、ZIGBIT或蓝牙无线通信模块。
上述SSPC系统所实现的一种基于无线通信的SSPC方法，包括如下步骤：
步骤1、外部偏置电源通过DC-DC转换器的隔离变换后，为内部电路提供电源；
步骤2、无线通信模块接收远端的控制平台所发送来的控制命令，并送至主控制器；
步骤3、主控制器接收控制命令，并通过驱动模块控制各个固态开关的通断，进而实现对待控装备配电系统的各条支路的供电通断的切换；
步骤4、电压传感器采集合路段的合路电压信号，并将合路电压信号送至主控制器；
步骤5、主控制器根据送来的合路电压信号进行过压和欠压保护，即一但合路电压信号大于预设的电压最大阈值时，主控制器通过驱动模块控制所有支路的固态开关断开，或者一但合路电压信号小于预设的电压最小阈值时，主控制器通过驱动模块控制所有支路的固态开关断开；
步骤6、每个电流传感器采集对应支路段的支路电流信号送至调理电路，调理电路对所有支路电流信号进行调理后送至主控制器；
步骤7、主控制器根据送来的支路电流信号进行过流保护，即一但某一支路电流信号大于预设的电流最大阈值时，主控制器通过驱动模块控制该条支路段上的固态开关断开。
作为改进，上述SSPC方法，还进一步包括如下步骤：步骤8、主控制器将各条支路的固态开关的通断状态发送至通信模块，并由通信模块返回远端的控制平台。
作为进一步改进，上述SSPC方法的步骤8中，主控制器对各条支路的固态开关的通断状态进行一级加密后送至通信模块，通信模块对一级加密后的各条支路的通断状态进行二级加密后，再返回远端的控制平台。
与现有技术相比，本发明实现了SSPC配电管理的无线通信和高可靠性。由于采用无线通信，不仅可减少各设备间通信线缆架设，减少布线成本，而且在出现故障时可通过专用无线设备直接监测方便定位，维护性好。此外，采用了双重加密，主控制器加密和无线通信模块的加密结合一起，有效提高数据安全性。
附图说明
图1为一种基于无线通信的SSPC系统的原理框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实例，对本发明进一步详细说明。
一种基于无线通信的SSPC系统，如图1所示，主要由DC-DC转换器、主控制器、无线通信模块、电压传感器、N个固态开关、N个电流传感器、调理电路和驱动模块组成。DC-DC转换器电路输入端与外部的偏置电源相连。
DC-DC转换器电路输出端与内部的电压传感器、电流传感器、调理电路、驱动模块、固态开关、主控制器和无线通信模块的电源端相连。无线通信模块连接在主控制器的通信端上，并通过无线方式与远端的控制平台相连。在本发明中，无线通信模块为WIFI、ZIGBIT或蓝牙无线通信模块，选用不同无线通信模块可实现不同种类的无线通信功能。供电电源线包括1条合路段和N条支路段。合路段的输入端形成SSPC输入端，合路段的输出端与N条支路段的输入端连接，每条支路段的输出端形成一路SSPC输出端。SSPC输入端与供电电源连接，SSPC输出端与待控装备配电系统连接。电压传感器并接在合路段上，电压传感器的信号输出端与主控制器的电压信号输入端相连。1个固态开关和1个电流传感器串接在供电电源线的一条支路段上，其中固态开关靠近该条支路段的输入端，电流传感器靠近该条支路段的输出端。在本发明中，固态开关由MOS管或IGBT组成，通过采用不同功率、实现小功率、中功率到大功率的配电应用。通过采用不同种类的开关电路，可实现交流或直流的应用，通过多组开关，可实现多通道即支路控制。所有电流传感器的信号输出端均与调理电路的输入端连接，调理电路的输出端与主控制器的电流信号输入端相连。主控制器的控制输出端与驱动模块的输入端连接，驱动模块的每一路输出端分别与1个固态开关的控制端相连。上述N为大于等于1的正整数。
上述SSPC系统所实现的一种基于无线通信的SSPC方法，具体包括如下步骤：
步骤1、外部偏置电源通过DC-DC转换器的隔离变换后，为内部电路提供电源；
步骤2、无线通信模块接收远端的控制平台所发送来的控制命令，并将控制命令进行解调后送至主控制器；
步骤3、主控制器接收控制命令，并通过驱动模块完成控制信号的放大后控制各个固态开关的通断，从而实现对各条支路的供电通断的切换；
步骤4、电压传感器采集合路段的合路电压信号，并将合路电压信号送至主控制器进行分析处理；
步骤5、主控制器根据送来的合路电压信号进行过压和欠压保护，即一但合路电压信号大于预设的电压最大阈值时，主控制器通过驱动模块控制所有固态开关断开，或者一但合路电压信号小于预设的电压最小阈值时，主控制器通过驱动模块控制所有固态开关断开，从而起到过压欠压保护的功能；
步骤6、每个电流传感器采集对应支路段的支路电流信号送至调理电路，调理电路对所有支路电流信号进行调理后送至主控制器进行分析处理；
步骤7、主控制器根据送来的支路电流信号进行过流保护，即一但某一支路电流信号大于预设的电流最大阈值时，主控制器通过驱动模块控制该条支路段上的固态开关断开；，从而起到过流保护的功能；
步骤8、主控制器将各条支路的通断状态发送至通信模块，并由通信模块进行调制后返回远端的控制平台。为了提高安全性，本发明对数据进行双重加密，即主控制器对各条支路的通断状态进行一级加密后送至通信模块，通信模块对一级加密后的各条支路的通断状态进行二级加密后，再返回远端的控制平台。
需要说明的是，尽管以上本发明所述的实施例是说明性的，但这并非是对本发明的限制，因此本发明并不局限于上述具体实施方式中。在不脱离本发明原理的情况下，凡是本领域技术人员在本发明的启示下获得的其它实施方式，均视为在本发明的保护之内。

Claims (6)

1.一种基于无线通信的SSPC系统，其特征是，主要由DC-DC转换器、主控制器、无线通信模块、电压传感器、N个固态开关、N个电流传感器、调理电路和驱动模块组成；
DC-DC转换器电路输入端与外部的偏置电源相连；DC-DC转换器电路输出端与内部的电压传感器、电流传感器、调理电路、驱动模块、固态开关、主控制器和无线通信模块的电源端相连；
无线通信模块连接在主控制器的通信端上，并通过无线方式与远端的控制平台相连；
电源线分为1条合路段和N条支路段，其中合路段的输入端形成SSPC输入端，合路段的输出端与N条支路段的输入端连接，每条支路段的输出端形成一路SSPC输出端；SSPC输入端与供电电源连接，SSPC输出端与待控装备配电系统连接；
电压传感器并接在电源线的合路段上，电压传感器的信号输出端与主控制器的电压信号输入端相连；
1个固态开关和1个电流传感器同时串接在电源线的一条支路段上，其中固态开关靠近支路段的输入端，电流传感器靠近支路段的输出端；
所有电流传感器的信号输出端均与调理电路的输入端连接，调理电路的输出端与主控制器的电流信号输入端相连；
主控制器的控制输出端与驱动模块的输入端连接，驱动模块包括N路输出端，每一路输出端分别与1个固态开关的控制端相连；
上述N为大于等于1的正整数。
2.根据权利要求1所述的一种基于无线通信的SSPC系统，其特征是，固态开关由MOS管或IGBT组成。
3.根据权利要求1所述的一种基于无线通信的SSPC系统，其特征是，无线通信模块为WIFI、ZIGBIT或蓝牙无线通信模块。
4.权利要求1所述一种基于无线通信的SSPC系统所实现的一种基于无线通信的SSPC方法，其特征是，包括如下步骤：
步骤1、外部偏置电源通过DC-DC转换器的隔离变换后，为内部电路提供电源；
步骤2、无线通信模块接收远端的控制平台所发送来的控制命令，并送至主控制器；
步骤3、主控制器接收控制命令，并通过驱动模块控制各个固态开关的通断，进而实现对待控装备配电系统的各条支路的供电通断的切换；
步骤4、电压传感器采集合路段的合路电压信号，并将合路电压信号送至主控制器；
步骤5、主控制器根据送来的合路电压信号进行过压和欠压保护，即一但合路电压信号大于预设的电压最大阈值时，主控制器通过驱动模块控制所有支路的固态开关断开，或者一但合路电压信号小于预设的电压最小阈值时，主控制器通过驱动模块控制所有支路的固态开关断开；
步骤6、每个电流传感器采集对应支路段的支路电流信号送至调理电路，调理电路对所有支路电流信号进行调理后送至主控制器；
步骤7、主控制器根据送来的支路电流信号进行过流保护，即一但某一支路电流信号大于预设的电流最大阈值时，主控制器通过驱动模块控制该条支路段上的固态开关断开。
5.根据权利要求4所述的一种基于无线通信的SSPC方法，其特征是，还进一步包括如下步骤：
步骤8、主控制器将各条支路的固态开关的通断状态发送至通信模块，并由通信模块返回远端的控制平台。
6.根据权利要求5所述的一种基于无线通信的SSPC方法，其特征是，步骤8中，主控制器对各条支路的固态开关的通断状态进行一级加密后送至通信模块，通信模块对一级加密后的各条支路的通断状态进行二级加密后，再返回远端的控制平台。
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