CN110707819A - 一种基于总线的集中显控分布式配电系统 - Google Patents

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张丞
马立伟
宋小超
严桂荣
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Abstract

一种基于总线的集中显控分布式配电系统，包括集中显控子系统、多余度总线网络和分布式配电设备；集中显控子系统设置在驾驶舱内，用于配电系统的人机交互、配电控制；多余度总线网络用于完成配电系统内部、配电系统与机上其他系统间数据交互，多余度总线网络能够独立设置或与机上其他系统共用；若干个分布式配电设备，设置在飞机的不同部位，为附近用电设备就近配电。本发明采用了分布式就近配电的设计，首先使机上设备电源无须从驾驶舱绕行，降低了供电电缆重量；其次使配电设备无须集中设置在驾驶舱，解除了配电通道数量限制，防止了由于共用配电通道产生的故障扩散。

Description

一种基于总线的集中显控分布式配电系统
技术领域
本发明属于配电技术领域，特别涉及一种基于总线的集中显控分布式配电系统。
背景技术
目前在飞机上应用的配电系统使用集中的断路器盒进行配电及保护。首先由于飞行员操作需求该断路器盒需安装在驾驶舱内，该种布局方式使机上电源需先经过断路器盒再分配给各用电设备，产生额外重量；其次随着飞机上电子设备的不断增多，由于驾驶舱空间有限，配电通道数量受限，存在多路设备共用配电通道，可能产生故障扩散；最后机载设备当前发展呈现综合化提升、计算资源集中等特征，目前飞机配电系统架构落后无法满足未来发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于总线的集中显控分布式配电系统，以解决上述问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于总线的集中显控分布式配电系统，包括集中显控子系统、多余度总线网络和分布式配电设备；集中显控子系统设置在驾驶舱内，用于配电系统的人机交互、配电控制；多余度总线网络用于完成配电系统内部、配电系统与机上其他系统间数据交互，多余度总线网络能够独立设置或与机上其他系统共用；若干个分布式配电设备，设置在飞机的不同部位，为附近用电设备就近配电。
进一步的，集中显控子系统包括：显示单元、控制单元和操作板；显示单元和操作板均连接到控制单元，显示单元用于配电系统信息显示；控制单元用于对多个分布式配电设备进行集中控制；操作板用于接收飞行员操作指令。
进一步的，显示单元、控制程序和操作板分别分布在多个设备中，通过数据网络连接。
进一步的，多余度总线网络包括多路相同或不同通讯机制的数据总线；多余度总线网络中同时传递相同的数据信息，传递的数据内包含对自身完整性、有效性校验的信息；多余度总线网络中接收者按通道优先或先到优先进行数据筛选。
进一步的，分布式配电设备包括主控组件和多路配电通道；主控组件进行控制指令处理分发、设备状态信息回馈，同时进行特殊控制逻辑处理；每一路配电通道完成其后端负载的电源控制及保护，与主控组件通过内部总线连接；特殊控制逻辑为：发生交流系统电源转换前主控组件断开部分交流电机励磁部分所属负载电源，交流系统电源转换完成后恢复供电。
进一步的，配电通道包括：固态功率控制器、智能继电器或智能接触器；配电通道控制方式包括：总线控制、超控或硬线控制；配电通道的输出路数为一路或多路，为多路时多路间存在逻辑及时序关系；配电通道的输出方式包括：开关方式或PWM方式。由于配电通道同时具备远程控制、配电能力，支持对具有配电即工作特性的设备的远程控制，能够替代此类设备的控制单元。
与现有技术相比，本发明有以下技术效果：
本发明采用了分布式就近配电的设计，首先使机上设备电源无须从驾驶舱绕行，降低了供电电缆重量；其次使配电设备无须集中设置在驾驶舱，解除了配电通道数量限制，防止了由于共用配电通道产生的故障扩散。
本发明采用了集中显示控制的设计，使用者可以直观有效了解配电系统状态、方便快捷的完成操作，极大提高了人机交互效率。
本发明采用了基于总线的数据传输设计，完成了对配电系统功能的解耦，满足飞机设计综合化提升、计算资源集中的发展方向。
本发明采用了同时具备控制和配电能力、支持远程控制的配电通道，扩大了配电系统的功能范围，使配电系统成为其他系统的控制组件。
附图说明
图1基于总线的集中显控、分布式配电设计原理框图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明进一步说明：
请参阅图1，一种基于总线的集中显控分布式配电系统，包括集中显控子系统、多余度总线网络和分布式配电设备；集中显控子系统设置在驾驶舱内，用于配电系统的人机交互、配电控制；多余度总线网络用于完成配电系统内部、配电系统与机上其他系统间数据交互，多余度总线网络能够独立设置或与机上其他系统共用；若干个分布式配电设备，设置在飞机的不同部位，为附近用电设备就近配电。
集中显控子系统包括：显示单元、控制单元和操作板；显示单元和操作板均连接到控制单元，显示单元用于配电系统信息显示；控制单元用于对多个分布式配电设备进行集中控制；操作板用于接收飞行员操作指令。
显示单元、控制程序和操作板分别分布在多个设备中，通过数据网络连接。
多余度总线网络包括多路相同或不同通讯机制的数据总线；多余度总线网络中同时传递相同的数据信息，传递的数据内包含对自身完整性、有效性校验的信息；多余度总线网络中接收者按通道优先或先到优先进行数据筛选。配电系统中多余度总线网络可以直接选择符合要求的数据网络，如：AFDX网络；也可以根据实际应用环境进行设计，如：在一实施例中，多余度总线网络使用两路RS422总线，通讯数据帧统一定义了帧头、帧尾、校验，接收端按通道优先方式接收数据。
分布式配电设备包括主控组件和多路配电通道；主控组件进行控制指令处理分发、设备状态信息回馈，同时进行特殊控制逻辑处理；每一路配电通道完成其后端负载的电源控制及保护，与主控组件通过内部总线连接；特殊控制逻辑为：发生交流系统电源转换前主控组件断开部分交流电机励磁部分所属负载电源，交流系统电源转换完成后恢复供电。
配电通道包括：固态功率控制器、智能继电器或智能接触器；配电通道控制方式包括：总线控制、超控或硬线控制；配电通道的输出路数为一路或多路，为多路时多路间存在逻辑及时序关系；配电通道的输出方式包括：开关方式或PWM方式。
图1中配电系统工作时的控制逻辑如下所述：集中显控子系统通过多余度总线网络接收机上其他系统的数据信息和指令，同时通过内部的操作板获得飞行员指令；之后控制程序根据这些指令和数据按预设逻辑完成每一个配电通道的通断判断，并综合为控制指令通过多余度总线网络发送给每一个分布式配电设备；各分布式配电设备接收指令，并完成部分特殊逻辑的处理，之后将指令分发给各配电通道；各配电通道按指令完成通断控制，并进行自身的过流保护。
图1中配电系统的信息反馈如下所述：各配电通道反馈自身工作及自检状态；分布式配电设备将内部所有配电通道的工作及自检状态进行汇总并综合设备级工作及自检状态，通过多余度总线网络反馈给集中显控子系统；集中显控子系统中控制程序将所有分布式配电设备的工作及自检状态进行汇总并综合集中显控子系统的工作及自检状态，由显示部分完成显示。
集中显控子系统控制程序中预设逻辑的例子如下：负载一“键”接通，收到指令后按指定次序接通多路配电通道；自动卸载，当发生发电机断网、应急供电等类似情况时卸载非重要配电通道；时序加载，多路配电通道按时序交替加载平衡电力需求。
分布式配电设备中特殊逻辑的例子：输出互斥，多路或多组配电通道不同时输出；转电规避，转电前断开配电通道，结束后恢复。
本发明公开了基于总线的集中显控、分布式配电系统设计，其特征在于包括集中显控子系统、多余度总线网络、分布式配电装置。该发明降低了飞机供电电缆重量；解除了配电通道数量限制，防止了由于共用配电通道产生的故障扩散；极大提高了人机交互效率；完成了对配电系统功能的解耦，满足飞机设计综合化提升、计算资源集中的发展方向；扩大了配电系统的功能范围，使配电系统成为其他系统的控制组件。

Claims (6)

1.一种基于总线的集中显控分布式配电系统，其特征在于，包括集中显控子系统、多余度总线网络和分布式配电设备；集中显控子系统设置在驾驶舱内，用于配电系统的人机交互、配电控制；多余度总线网络用于完成配电系统内部、配电系统与机上其他系统间数据交互，多余度总线网络能够独立设置或与机上其他系统共用；若干个分布式配电设备，设置在飞机的不同部位，为附近用电设备就近配电。
2.根据权利要求1所述的一种基于总线的集中显控分布式配电系统，其特征在于，集中显控子系统包括：显示单元、控制单元和操作板；显示单元和操作板均连接到控制单元，显示单元用于配电系统信息显示；控制单元用于对多个分布式配电设备进行集中控制；操作板用于接收飞行员操作指令。
3.根据权利要求2所述的一种基于总线的集中显控分布式配电系统，其特征在于，显示单元、控制程序和操作板分别分布在多个设备中，通过数据网络连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于总线的集中显控分布式配电系统，其特征在于，多余度总线网络包括多路相同或不同通讯机制的数据总线；多余度总线网络中同时传递相同的数据信息，传递的数据内包含对自身完整性、有效性校验的信息；多余度总线网络中接收者按通道优先或先到优先进行数据筛选。
5.根据权利要求1所述的一种基于总线的集中显控分布式配电系统，其特征在于，分布式配电设备包括主控组件和多路配电通道；主控组件进行控制指令处理分发、设备状态信息回馈，同时进行特殊控制逻辑处理；每一路配电通道完成其后端负载的电源控制及保护，与主控组件通过内部总线连接；特殊控制逻辑为：发生交流系统电源转换前主控组件断开部分交流电机励磁部分所属负载电源，交流系统电源转换完成后恢复供电。
6.根据权利要求1所述的一种基于总线的集中显控分布式配电系统，其特征在于，配电通道包括：固态功率控制器、智能继电器或智能接触器；配电通道控制方式包括：总线控制、超控或硬线控制；配电通道的输出路数为一路或多路，为多路时多路间存在逻辑及时序关系；配电通道的输出方式包括：开关方式或PWM方式。
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