CN112462642A - 一种适用于飞机的sspc与接触器联合控制系统及方法 - Google Patents

一种适用于飞机的sspc与接触器联合控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种适用于飞机的SSPC与接触器联合控制系统，包含电源模块、多个霍尔传感器、交流电流采集模块、直流电流采集模块、CPU处理模块、直流SSPC、交流SSPC、直流接触器、交流接触器，每个接触器均配有接触器控制模块和电流互感器。本发明还涉及一种SSPC与接触器联合控制方法。本发明的系统及方法，应用在航空领域，通过接触器与SSPC的联动配合控制，来实现对负载的智能控制与保护，提高飞机配电网络的可靠性。

Description

一种适用于飞机的SSPC与接触器联合控制系统及方法
技术领域
本发明涉及航空配电系统，属于配电系统、负载控制领域。具体涉及一种适用于飞机的SSPC与接触器联合控制系统及方法。
背景技术
航空接触器是一种用于远程控制直流电或交流电通断的自动控制开关，具备以低电压控制高电压，低电流控制高电流的特点。应用与航空条件下可以安装在远离驾驶员的位置上，驾驶员可以通过操控开关等方式对接触器的通断进行远程控制。接触器在控制电路通断的过程中存在动作慢，触电容易飞弧和发热损坏等缺陷，无法满足各种负载电路的控制需求。
SSPC全称为Solid State Power Controller固态功率控制器，在飞机上应用已经有几十年的历史了，其原理是通过DSP处理器发出驱动信号来驱动功率MOSFET的栅极从而实现MOSFET的开通关断，从而对负载功率回路进行通断控制，有因为它具备电流采集电压采集短路保护等功能，可以对负载电流进行监控并实现智能控制与保护负载功能，但是由于是功率MOSFET作为回路中的主要元器件，在大电流回路中的可靠性不高，MOS管有被过流烧毁的风险。
随着航空业发展，机上负载的种类越来越多，对配电系统和负载控制的要求也在逐渐变高，需要一种更可靠的配电和控制策略来满足负载的控制需求，提高配电网络的可靠性。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种适用于飞机的SSPC与接触器联合控制系统及方法，来实现对飞机上特殊大电流负载和小电流负载的智能联动控制。
本发明技术方案：
一种适用于飞机的SSPC与接触器联合控制系统，应用于机上配电系统直流和交流汇流条上，SSPC与接触器配合进行飞机上各种规格负载的智能控制、电流采集及保护，所述联合控制系统包含电源模块、多个霍尔传感器、交流电流采集模块、直流电流采集模块、CPU处理模块、直流SSPC、交流SSPC、直流接触器、交流接触器，每个接触器均配有接触器控制模块和电流互感器；
电源模块为系统内部提供隔离的电源，实现汇流条功率电与系统内部工作电的完全隔离；
每个霍尔传感器分别放入一个直流或交流汇流条中，通过霍尔效应原理对汇流条电流进行采集，采集的模拟量输入到电流采集模块中；
电流采集模块：分为直流电流采集模块和交流电流采集模块，电流采集模块将采集到的模拟量进行调理并转换为数字信号，发给CPU处理模块；
CPU处理模块处理和储存电流采集模块发来的信息，将处理后的信息上报给上位机，并将上位机发来的控制和查询指令发送到各个接触器控制模块和SSPC中；
SSPC内置电流采集、电压采集、过流保护、短路保护、容性载保护功能，通过控制SSPC的开通和关断来对后级小电流负载进行控制；
接触器分为直流接触器和交流接触器，用以快速切断以及频繁的接通和关断大电流负载；
电流互感器与接触器控制器模块，通过电流互感器将功率回路中的大电流转换成小电流以便接触器控制器模块进行采集，接触器控制器模块向接触器输出控制信号，对接触器进行控制，以实现对后级大电流负载的控制。
其特征在于，电流采集模块通过多级运放组网和AD转换芯片将采集到的模拟量进行调理并转换为数字信号。
一种适用于飞机的SSPC与接触器联合控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)上位机发送联合控制指令到CPU处理器模块，CPU处理器模块将联合控制指令发送到接触器控制模块中，接触器控制模块进入联合控制模式；
2)CPU处理器模块对联合控制指令进行判别，如果为联动模式指令则发送联动模式指令到SSPC中，SSPC进行联动控制模式并保存联动模式信息；如果为互斥模式指令则发送互斥模式指令到SSPC中，SSPC进入互斥控制模式并保存互斥模式信息；
3)接触器控制模块进入联合控制模式后，产生余度驱动信号，并将余度驱动信号发送到SSPC中；
4)SSPC接收到余度驱动信号后，进行联合控制模式判断，如果为联动控制模式，则SSPC将接收到的余度驱动信号取正后提为逻辑优先，SSPC与接触器进入联动控制模式；
5)SSPC接收到余度驱动信号后进行联合控制模式判断，如果为互斥控制模式，则SSPC将接收到的余度输出信号取反后提为逻辑优先，SSPC与接触器进入互斥控制模式。
其特征在于，利用接触器、接触器控制器、电流互感器组网进行大电流机上负载的智能控制、电流采集及保护。
其特征在于，在接触器后端功率线中接入电流互感器，通过互感器将功率线中的大电流转换为小电流，然后把感应后的小电流作为采集输入进入到接触器控制器中。
其特征在于，接触器控制器模块实现智能电流采集、电压采集、CAN通讯、接触器驱动和保护功能。
其特征在于，利用SSPC对小电流机上负载进行智能控制、电流采集及保护。
其特征在于，接触器控制信号与SSPC控制信号能进行联合控制，共有两种联合控制模式：联动控制模式和互斥控制模式。
其特征在于，在联动模式下DSP控制引脚输出驱动信号进入CPLD中，从CPLD引出余度驱动信号进入到SSPC中，上位机通过CAN总线下发联合控制模式指令，SSPC接收联合控制模式指令之后，通过接触器控制模块的引出信号来完成与接触器的联动或互斥通断动作，并上报控制模式状态回SSPC的DSP处理器，并能接受上位机的状态查询。
发明的有益效果：
本发明的适用于飞机的SSPC与接触器联合控制系统及方法，应用在航空领域，通过接触器与SSPC的联动配合控制，来实现对负载的智能控制与保护，提高飞机配电网络的可靠性。
附图说明
图1是交流汇流条配电控制系统策略框图
图2是直流汇流条配电控制系统策略框图
图3是SSPC与接触器配合控制交联图
图4是SSPC与接触器配合控制方法图
具体实施方式
本发明分别对直流汇流条和交流汇流条进行取电，通过接触器、接触器控制器、电流互感器组合网络的控制方法来实现对大电流负载的控制、电流采集与保护，SSPC来实现对小电流负载的控制、电流采集与保护并通过接触器控制信号与SSPC控制信号可以进行配合控制，在两种配合控制模式：联动模式、互斥模式下对飞机特殊负载进行精确智能控制，从而提升配电和控制系统的可靠性。
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
图1所示为交流汇流条配电控制系统策略框图，图2所示为直流汇流条配电控制系统策略框图
分别在飞机直流和交流汇流条上引出功率线并在前端接入霍尔传感器来对整体输入电流进行检测和监控，将检测输出的信号送至直流/交流电流采集模块，电流采集模块由运算放大器和调理电路组成，将调理后的信号送至CPU处理器模块进行电流信息的运算和处理。
在后级对负载的控制上，使用两套控制系统，其中对小电流负载采用SSPC(固态功率控制器)控制的方式，利用SSPC中的内部处理器接受上位机CPU处理器通过CAN总线发送的控制指令，来产生驱动信号进入到CPLD中进行逻辑和优先级判断，从而输出信号使功率MOSFET驱动电路产生驱动电压从而控制功率回路中的MOS管进行开通和关断，同时对功率回路中的负载电流和电压进行采集，通过过流保护短路保护等功能电路来实现对负载的智能控制电流采集和保护功能。
对于大电流负载则采用接触器，接触器控制模块，电流互感器组网的大电流控制系统的方式，通过同样接受上位机通过CAN总线发送指令到接触器控制模块中，接触器控制模块产生驱动信号来使接触器实现通断动作，同时在接触器后端接入电流互感器，由于大电流负载在正常工作下的电流回采存在不可靠隐患，所以通过电流互感器将大电流转换为小电流便于控制模块的采集，并在控制模块的处理器软件算法中设置好电流互感器的匝数比，即可采集到负载电流从而实现对大电流负载的智能控制以及保护。
图3是SSPC与接触器配合控制交联图，在联动模式下DSP控制引脚输出驱动信号进入CPLD中，从CPLD引出余度驱动信号进入到SSPC中，上位机通过CAN总线下发联合控制模式指令，SSPC接收联合控制模式指令之后，通过接触器控制模块的引出信号来完成与接触器的联动或互斥通断动作，并上报控制模式状态回SSPC的DSP处理器，并能接受上位机的状态查询。
图4是SSPC与接触器配合控制方法图，上位机发送联合控制指令到CPU处理器模块，CPU处理器模块将联合控制指令发送到接触器控制模块中，接触器控制模块进入联合控制模式；CPU处理器模块对联合控制指令进行判别，如果为联动模式指令则发送指令到SSPC中，SSPC进行联动控制模式并保存联动模式信息；如果为互斥模式指令则发送指令到SSPC中，SSPC进入互斥控制模式并保存互斥模式信息；接触器控制模块进入联合控制模式后，余度驱动信号启动，并将余度驱动信号发送到SSPC中；SSPC接收到余度驱动信号后进行联合控制模式判断，如果为联动控制模式，则SSPC将接收到的余度驱动信号取正后提为逻辑优先，SSPC与接触器进入联动控制模式；SSPC接收到余度驱动信号后进行联合控制模式判断，如果为互斥控制模式，则SSPC将接收到的余度输出信号取反后提为逻辑优先，SSPC与接触器进入互斥控制模式。
通过两套控制系统对大电流负载和小电流负载的联合控制，从而提升配电系统和负载管理系统的可靠性，并能应对更多样的机上负载智能控制电流采集及保护。

Claims (9)

1.一种适用于飞机的SSPC与接触器联合控制系统，应用于机上配电系统直流和交流汇流条上，SSPC与接触器配合进行飞机上各种规格负载的智能控制、电流采集及保护，所述联合控制系统包含电源模块、多个霍尔传感器、交流电流采集模块、直流电流采集模块、CPU处理模块、直流SSPC、交流SSPC、直流接触器、交流接触器，每个接触器均配有接触器控制模块和电流互感器；
电源模块为系统内部提供隔离的电源，实现汇流条功率电与系统内部工作电的完全隔离；
每个霍尔传感器分别放入一个直流或交流汇流条中，通过霍尔效应原理对汇流条电流进行采集，采集的模拟量输入到电流采集模块中；
电流采集模块：分为直流电流采集模块和交流电流采集模块，电流采集模块将采集到的模拟量进行调理并转换为数字信号，发给CPU处理模块；
CPU处理模块处理和储存电流采集模块发来的信息，将处理后的信息上报给上位机，并将上位机发来的控制和查询指令发送到各个接触器控制模块和SSPC中；
SSPC内置电流采集、电压采集、过流保护、短路保护、容性载保护功能，通过控制SSPC的开通和关断来对后级小电流负载进行控制；
接触器分为直流接触器和交流接触器，用以快速切断以及频繁的接通和关断大电流负载；
电流互感器与接触器控制器模块，通过电流互感器将功率回路中的大电流转换成小电流以便接触器控制器模块进行采集，接触器控制器模块向接触器输出控制信号，对接触器进行控制，以实现对后级大电流负载的控制。
2.如权利要求1所述的一种适用于飞机的SSPC与接触器联合控制系统，其特征在于，电流采集模块通过多级运放组网和AD转换芯片将采集到的模拟量进行调理并转换为数字信号。
3.采用如权利要求1-2中任一项所述的一种适用于飞机的SSPC与接触器联合控制系统进行的联合控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)上位机发送联合控制指令到CPU处理器模块，CPU处理器模块将联合控制指令发送到接触器控制模块中，接触器控制模块进入联合控制模式；
2)CPU处理器模块对联合控制指令进行判别，如果为联动模式指令则发送联动模式指令到SSPC中，SSPC进行联动控制模式并保存联动模式信息；如果为互斥模式指令则发送互斥模式指令到SSPC中，SSPC进入互斥控制模式并保存互斥模式信息；
3)接触器控制模块进入联合控制模式后，产生余度驱动信号，并将余度驱动信号发送到SSPC中；
4)SSPC接收到余度驱动信号后，进行联合控制模式判断，如果为联动控制模式，则SSPC将接收到的余度驱动信号取正后提为逻辑优先，SSPC与接触器进入联动控制模式；
5)SSPC接收到余度驱动信号后进行联合控制模式判断，如果为互斥控制模式，则SSPC将接收到的余度输出信号取反后提为逻辑优先，SSPC与接触器进入互斥控制模式。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，利用接触器、接触器控制器、电流互感器组网进行大电流机上负载的智能控制、电流采集及保护。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在接触器后端功率线中接入电流互感器，通过互感器将功率线中的大电流转换为小电流，然后把感应后的小电流作为采集输入进入到接触器控制器中。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，接触器控制器模块实现智能电流采集、电压采集、CAN通讯、接触器驱动和保护功能。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，利用SSPC对小电流机上负载进行智能控制、电流采集及保护。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，接触器控制信号与SSPC控制信号能进行联合控制，共有两种联合控制模式：联动控制模式和互斥控制模式。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在联动模式下DSP控制引脚输出驱动信号进入CPLD中，从CPLD引出余度驱动信号进入到SSPC中，上位机通过CAN总线下发联合控制模式指令，SSPC接收联合控制模式指令之后，通过接触器控制模块的引出信号来完成与接触器的联动或互斥通断动作，并上报控制模式状态回SSPC的DSP处理器，并能接受上位机的状态查询。
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