CN111030116B - 一种设备运输车智能化供配电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于供配电领域，公开了一种设备运输车智能化供配电系统。该系统包括交流配电箱、DC270V直流电源和DC28.5V直流电源；交流配电箱给DC28.5V直流电源及DC270V直流电源供电，DC28.5V直流电源及DC270V直流电源的供电信息上报给交流配电箱并在配电箱上显示，交流配电箱软件通过RS485总线与上位机通信，接收上位机发来的指令，再通过CAN总线将指令下发给DC270V直流电源、DC28.5V直流电源，处于遥控状态下的直流电源接收到交流配电箱发来的控制指令，对设备进行配电。本发明设备运输车供配电系统具有应急功能及故障复位功能，能保证供电的持续性，可直观显示输入状态信息、设备供配电状态以及故障提示等信息，提高供配电系统的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于供配电领域，具体涉及一种设备运输车智能化供配电系统。
背景技术
供配电系统是设备运输车的重要组成部分，负责向设备提供满足要求的电源。随着技术不断发展，现阶段设备运输车具有用电设备多、负荷大、对供电可靠性要求高等特点，而单纯的供配电系统已经不能满足设备运输车上日益复杂的供电需求。因此，需要开发一种智能化供配电系统，可以提供供配电监控管理功能，可以监测各供电分路的供电状态，并实现故障报警，保障用电安全。
发明内容
本发明的目的是提供一种设备运输车智能化供配电系统，能够对各用电设备的运行状态监测，实现故障报警，保障用电安全。
为了是实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种设备运输车智能化供配电系统，包括交流配电箱、DC270V直流电源和DC28.5V直流电源；交流配电箱给DC28.5V直流电源及DC270V直流电源供电，DC28.5V直流电源及DC270V直流电源的供电信息上报给交流配电箱并在配电箱上显示，交流配电箱软件通过RS485总线与上位机通信，接收上位机发来的指令，再通过CAN总线将指令下发给DC270V直流电源、DC28.5V直流电源，处于遥控状态下的直流电源接收到交流配电箱发来的控制指令，对设备进行配电。
进一步的，所述的交流配电箱包括交流配电模块、辅助电源模块、显示控制模块、安全保护模块、显示屏、蜂鸣器、应急开关及各路输出开关、智能功率模块、IO扩展板、电连接器和箱体；应急开关用于扩大过流保护值的阈值。交流配电箱内部交流配电模块通过RS485串口接收交流配电箱发的控制以及检测命令，可完成对交流配电箱输出的配电控制功能，具有对输出电压、电流交流电源参数的实施监控功能，可以实现配电输出的过压、过流、欠压保护；交流配电箱内部智能功率模块通过RS485串口接收交流配电箱发的控制以及检测命令，根据控制命令对综合电源进线通断控制，对各用电设备进行监控并保护，通过RS485串口将各用电设备运行状态信息以及故障信息上传至交流配电箱；IO扩展板，用于采集控制开关状态，将开关状态信息上传至显示控制模块，同时接收显示控制板发送的设备通断、故障信息，进行状态灯显示；安全保护模块监测输入电源漏电流信息，实现漏电流保护；当交流配电箱监测漏电流大于等于设定的保护值(默认30mA)时，交流配电箱关断交流输入，所有输出均断电，进行漏电保护；显示控制模块对交流配电箱进行管理，实时获取每路输出工作状态、工作参数信息，并通过显示屏进行显示。
进一步的，DC270V直流电源包括1个控制模块、4个AC/DC电源模块、电连接器、复位开关、应急开关及各路输出开关；其中控制模块用于提供辅助供电以及控制整个电源的开关机状态，还可用于信号采样、状态显示和外部通讯，AC/DC电源模块用于实现交流输入到直流输出的功率变换；复位开关用于对所有配电模块的运行故障状态字的清除，应急开关用于增大过流保护阈值。在DC270V直流电源工作时，三相380V交流电经输入电连接器接入AC/DC电源模块，经AC/DC电源模块处理后，再经输出电连接器输出用电设备所需的直流电。
进一步的，所述的控制模块包括继电器板、高压控制板、电源变压器、辅助电源板，高压控制板控制状态指示灯实时显示工作状态和故障状态，辅助电源板用于给高压控制板供电。
进一步的，DC270V直流电源具有升级/互联通信接口，通过该接口可对本机进行软件升级，也可通过该接口与交流配电箱进行CAN通讯，上传状态信息，用于交流配电箱显示。
进一步的，所述的DC28.5V直流电源包括固态继电器、AC/DC模块1、AC/DC模块2、控制板、辅助电源板、隔离采样板、智能功率模块、直流接触器、二极管、电流传感器、电连接器、复位开关、应急开关及各路输出开关；AC/DC模块1用于实现交流输入到直流输出的功率变换；AC/DC模块2用于实现交流输入到直流输出的功率变换；复位开关用于对所有配电模块的运行故障状态字的清除，应急开关用于增大过流保护阈值；控制板控制状态指示灯实时显示工作状态和故障状态；辅助电源板用于给控制板供电，隔离采样板用于采集电流值和电压值，智能功率模块软件通过CAN总线完成直流配电的接通和关断，具有直流输出电压、直流输出电流、温度的采样和保护功能，直流接触器具有控制负载的作用；在DC28.5V直流电源工作时，三相380V交流电经输入电连接器接入AC/DC模块，经AC/DC模块处理后，再经输出电连接器输出用电设备所需的DC28.5V直流电。
进一步的，DC28.5V直流电源具有升级/互联通信接口，通过该接口可对本机进行软件升级，也可通过该接口与交流配电箱通讯，上传状态信息，用于交流配电箱显示。
本发明与现有技术相比，有如下显著的优点：
(一)智能化供配电系统可直观显示输入状态信息、设备供配电状态以及故障提示等信息。
(二)智能化供配电系统具备冗余控制系统，配电控制开关和按键操作开关两套控制方式均可进行配电操作，状态和故障指示采用LED指示灯和显示屏同步显示等，提高供配电系统的可靠性。
(三)智能化供配电系统可实现个设备供配电的集中管理和远程测控，将供配电设备的状态信息、运行参数及故障信息等信息上传到上位机，实现信息的统一化管理。
(四)智能化供配电系统使用灵活，交流配电箱、DC270V直流电源、DC28.5V直流电源可分别独立使用也可组合在一起使用。独立使用时，可通过各设备上的本控开关进行供电控制。组合在一起使用时，各设备之间通过CAN总线互联，交流配电箱面板可显示DC270V直流电源和DC28.5V直流电源状态信息。
附图说明
图1为智能化供配电系统组成框图；
图2为开关电源软件原理框图；
图3为交流配电箱原理框图；
图4为DC270V直流电源原理框图；
图5为DC28.5V直流电源原理框图。
具体实施方式
下面结合附图及实施实例，对本发明作进一步描述：
如图1所示，设备运输车智能化供配电系统，包括交流配电箱、DC270V直流电源和DC28.5V直流电源。开关电源具有市电、取力两路A380V输入和一路底盘蓄电池DC24V输入。AC380V输入时，开关电源将三相交流电转换为1路DC270V输出、3路不隔离DC28.5V输出、2路隔离DC28.5V输出、1路AC380V旁路输出、1路AC220V旁路输出和1路DC24V旁路输出。交流配电箱给DC28.5V直流电源及DC270V直流电源供电，DC28.5V直流电源及DC270V直流电源的供电信息上报给交流配电箱并在配电箱上显示。交流配电箱与DC270V直流电源和DC28.5V直流电源通过CAN总线进行通信，传递运行状态、故障信息、控制指令等信息。
如图2所示，交流配电箱安装的软件通过RS485总线与上位机通信，接收上位机发来的指令，交流配电箱通过外部CAN总线将上位机控制指令下发DC270V直流电源、DC28.5V直流电源。处于遥控状态下的直流电源接收到交流配电箱发来的控制指令，对设备进行配电。
如图3所示，交流配电箱包括交流配电模块、辅助电源模块、显示控制模块、安全保护模块、显示屏、蜂鸣器、应急开关及各路输出开关、智能功率模块、IO扩展板、电连接器和箱体等组成，显示屏、蜂鸣器、应急开关以及各路输出开关、电连接器设置在箱体上，应急开关用于扩大过流保护值的阈值。
交流配电箱内部交流配电模块通过RS485串口接收交流配电箱发的控制以及检测命令，可完成对交流配电箱输出的配电控制功能，具有对输出电压、电流交流电源参数的实施监控功能，可以实现配电输出的过压、过流、欠压等保护功能。
交流配电箱内部智能功率模块通过RS485串口接收交流配电箱发的控制以及检测命令，根据控制命令对综合电源进线通断控制。对各用电设备进行监控并保护，通过RS485串口将各用电设备运行状态信息以及故障信息上传至交流配电箱。
IO扩展板，用于采集控制开关状态，将开关状态信息上传至显示控制板，同时接收显示控制板发送的设备通断、故障信息，进行状态灯显示。
安全保护模块监测输入电源漏电流信息，实现漏电流保护。当交流配电箱监测漏电流大于等于设定的保护值(默认30mA)时，交流配电箱关断交流输入，所有输出均断电，进行漏电保护。
显示控制模块对交流配电箱进行管理，实时获取每路输出工作状态、工作参数等信息，并通过显示屏进行显示。交流配电箱与DC270V直流电源、DC28.5V直流电源之间通过CAN总线进行互联，与上位机之间通过RS485串口进行信息交互以及控制设备输出。
如附图4所示，DC270V直流电源包括1个控制模块、4个AC/DC电源模块、电连接器、复位开关、应急开关及各路输出开关等。其中控制模块包括继电器板、高压控制板、电源变压器、辅助电源板等，控制模块用于提供辅助供电以及控制整个电源的开关机状态，还可用于信号采样、状态显示和外部通讯，AC/DC电源模块用于实现交流输入到直流输出的功率变换，所述开关中的复位开关用于对所有配电模块的运行故障状态字的清除，应急开关用于增大过流保护阈值。DC270V直流电源主要是将380V交流输入变换为270V直流输出，为用电设备供电。辅助电源板用于给高压控制板供电。在DC270V直流电源工作时，三相380V交流电经输入电连接器接入AC/DC电源模块，经AC/DC电源模块处理后，再经输出电连接器输出用电设备所需的直流电。同时，高压控制板控制状态指示灯实时显示工作状态和故障状态。DC270V直流电源具有升级/互联通信接口，通过该接口可对本机进行软件升级，也可通过该接口与交流配电箱进行CAN通讯，上传状态信息，用于交流配电箱显示。
如附图5所示，DC28.5V直流电源包括固态继电器、AC/DC模块1、AC/DC模块2、控制板、辅助电源板、隔离采样板、智能功率模块、直流接触器、二极管、电流传感器、电连接器、复位开关、应急开关及各路输出开关等。AC/DC模块1用于实现交流输入到直流输出的功率变换。AC/DC模块2用于实现交流输入到直流输出的功率变换。控制板控制状态指示灯实时显示工作状态和故障状态。辅助电源板用于给控制板供电。隔离采样板采集电流值和电压值。智能功率模块软件能够通过CAN总线完成直流配电的接通和关断，具有直流输出电压、直流输出电流、温度的采样和保护功能(过压、过流、短路、过热)。直流接触器具有控制负载的作用；复位开关用于对所有配电模块的运行故障状态字的清除，应急开关用于增大过流保护阈值。
工作流程：DC28.5V直流电源主要是将AC380V交流电转换为DC28.5V直流电。在DC28.5V直流电源工作时，三相380V交流电经输入电连接器接入AC/DC模块，经AC/DC模块处理后，再经输出电连接器输出用电设备所需的DC28.5V直流电，其中无人机供电、脱插供电1、助推点火供电为互不隔离输出，脱插供电2、起动控制器供电2为隔离输出。控制板控制状态指示灯实时显示工作状态和故障状态。DC28.5V直流电源具有升级/互联通信接口，通过该接口可对本机进行软件升级，也可通过该接口与交流配电箱通讯，上传状态信息，用于交流配电箱显示。
本发明所述的智能化供配电系统具有输入切换、电源变换和对各级设备用电进行独立控制功能。交流配电箱2路交流输入分别为“市电”、“取力”输入，2路交流输入同时工作时市电优先。系统通过AC/DC电源模块用于实现交流输入到直流输出的功率变换。
本发明所述的智能化供配电系统通过显示控制板进行数据采集、监控和供配电运行管理，能够对配电模块各组合运行信息进行管理，实时检测并显示设备运行的电压、电流参数，通过显示屏可直观了解整车电气运行工作状态。
本发明所述的智能化供配电系统通过智能功率模块实现对各用电设备的过压保护、欠压保护、过流保护等功能，并将采样信息及故障信息通过CAN总线上传至显示控制模块通过显示控制板显示故障类型，便于迅速准确定位故障原因和部位，缩短故障排查时间，提高整车的可维修性。
本发明所述的智能化供配电系统具有应急保护功能，在各路输出出现过流故障时，可通过交流配电箱上的应急开关增大过流保护阈值，在紧急情况下保证各路输出供电持续。
本发明所述的智能化供配电系统通过复位开关或者复位指令实现故障复位功能，对交流配电模块的运行故障状态进行清除。当开关电源发生故障，通过故障复位，可以清除故障。故障排除后，重新给开关电源进行配电。
故障复位开关实现对所有配电模块的运行故障状态的清除。当开关电源发生故障，通过故障复位，可以清除故障。故障排除，重新给开关电源进线配电。当长按故障复位按键5s，开关电源进入消音模式，配电状态界面提示消音状态，若再长按故障复位按键5s，开关电源重新打开故障声音报警。
本发明所述的智能化供配电系统通过交流配电模块、智能功率模块上的RS485串口接收上位机发送的控制以及查询命令，根据控制命令对综合电源进行通断控制，完成对交流配电输出的配电控制功能。对各用电设备进行监控并保护，并通过RS485串口将各用电设备运行状态信息以及故障信息上报给上位机，实现不同车辆之间电源信息管理的统一化管理。
本发明提供的设备运输车供配电系统的主要功能如下：
(一)具有输入切换、电源变换和对各级设备用电进行独立控制功能；
(二)具有用电设备供电信息实时采集、监控和显示功能；
(三)具有故障识别、故障数据记录、故障报警及保护功能；
(四)具有应急功能，在紧急状态下增大过流保护阈值，防止流程中断；
(五)具备故障复位功能，实现对配电模块的运行故障状态的清除；
(六)具备与上位机通信功能，可远程控制和查询设备的供电状态。
Claims (6)
1.一种设备运输车智能化供配电系统，其特征在于，该系统包括交流配电箱、DC270V直流电源和DC28.5V直流电源；交流配电箱给DC28.5V直流电源及DC270V直流电源供电，DC28.5V直流电源及DC270V直流电源的供电信息上报给交流配电箱并在配电箱上显示，交流配电箱软件通过RS485总线与上位机通信，接收上位机发来的指令，再通过CAN总线将指令下发给DC270V直流电源、DC28.5V直流电源，处于遥控状态下的直流电源接收到交流配电箱发来的控制指令，对设备进行配电；
DC270V直流电源包括1个控制模块、4个AC/DC电源模块、电连接器、复位开关、应急开关及各路输出开关；其中控制模块用于提供辅助供电以及控制DC270V直流电源的开关机状态，还用于信号采样、状态显示和外部通讯，AC/DC电源模块用于实现交流输入到直流输出的功率变换；复位开关用于对交流配电箱的所有交流配电模块的运行故障状态字的清除，应急开关用于增大过流保护阈值；在DC270V直流电源工作时，三相380V交流电经输入电连接器接入AC/DC电源模块，经AC/DC电源模块处理后，再经输出电连接器输出用电设备所需的直流电。
2.如权利要求1所述的一种设备运输车智能化供配电系统，其特征在于，所述的交流配电箱包括交流配电模块、辅助电源模块、显示控制模块、安全保护模块、显示屏、蜂鸣器、应急开关及各路输出开关、智能功率模块、IO扩展板、电连接器和箱体；应急开关用于扩大过流保护值的阈值；
交流配电箱内部交流配电模块通过RS485串口接收交流配电箱发的控制以及检测命令，完成对交流配电箱输出的配电控制功能，对输出电压、电流交流电源参数进行实时监控，实现配电输出的过压、过流、欠压保护；
交流配电箱内部智能功率模块通过RS485串口接收交流配电箱发的控制以及检测命令，根据控制命令对DC28.5V直流电源及DC270V直流电源进行通断控制，对各用电设备进行监控并保护，通过RS485串口将各用电设备运行状态信息以及故障信息上传至交流配电箱；
IO扩展板，用于采集控制开关状态，将开关状态信息上传至显示控制模块，同时接收显示控制模块发送的设备通断、故障信息，进行状态灯显示；
安全保护模块监测输入电源漏电流信息，实现漏电流保护；当交流配电箱监测漏电流大于等于设定的保护值时，交流配电箱关断交流输入，所有输出均断电，进行漏电保护；
显示控制模块对交流配电箱进行管理，实时获取每路输出工作状态、工作参数信息，并通过显示屏进行显示。
3.如权利要求2所述的一种设备运输车智能化供配电系统，其特征在于，所述的控制模块包括继电器板、高压控制板、电源变压器、辅助电源板，高压控制板控制状态指示灯实时显示工作状态和故障状态，辅助电源板用于给高压控制板供电。
4.如权利要求1至3中任一项所述的一种设备运输车智能化供配电系统，其特征在于，DC270V直流电源具有升级/互联通信接口，通过该接口对DC270V直流电源进行软件升级，也通过该接口与交流配电箱进行CAN通讯，上传状态信息，用于交流配电箱显示。
5.如权利要求1所述的一种设备运输车智能化供配电系统，其特征在于，所述的DC28.5V直流电源包括固态继电器、第一AC/DC模块、第二AC/DC模块、控制板、辅助电源板、隔离采样板、智能功率模块、直流接触器、二极管、电流传感器、电连接器、复位开关、应急开关及各路输出开关；第一AC/DC模块用于实现交流输入到直流输出的功率变换；第二AC/DC模块用于实现交流输入到直流输出的功率变换；控制板控制状态指示灯实时显示工作状态和故障状态；辅助电源板用于给控制板供电，隔离采样板用于采集电流值和电压值，智能功率模块软件通过CAN总线完成直流配电的接通和关断，具有直流输出电压、直流输出电流、温度的采样和保护功能，直流接触器具有控制负载的作用；复位开关用于对交流配电箱的所有交流配电模块的运行故障状态字的清除，应急开关用于增大过流保护阈值；
在DC28.5V直流电源工作时，三相380V交流电经输入电连接器接入AC/DC模块，经AC/DC模块处理后，再经输出电连接器输出用电设备所需的DC28.5V直流电。
6.如权利要求5所述的一种设备运输车智能化供配电系统，其特征在于，DC28.5V直流电源具有升级/互联通信接口，通过该接口对DC28.5V直流电源进行软件升级，也通过该接口与交流配电箱通讯，上传状态信息，用于交流配电箱显示。
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