CN112803595A - 具有断点恢复功能的高可靠性智能配电控制开关及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有断点恢复功能的高可靠性智能配电控制开关及方法，电源变换单元的输入端与工作电源连接，电源变换单元的输出端包括主控电源轨和功率电源轨，其中主控电源轨与主控单元的供电口连接，功率电源轨与各功率单元的供电口连接；主控单元的硬线控制命令端口与硬线控制命令连接，主控单元的状态指示器端口与状态指示器连接，主控单元的通信网络端口与通信网络连接；主控单元包括至少一组I/O及AD口组，且主控单元的每组I/O及AD口组均与一个功率单元的I/O及AD口组连接。本发明提高了智能配电控制开关的可靠性，使得智能配电控制开关可以适应更加恶劣的电磁环境，有效促进了多电/全电能源平台的技术进步。

Description

具有断点恢复功能的高可靠性智能配电控制开关及方法

技术领域

本发明涉及智能配电技术领域，具体涉及一种具有断点恢复功能的高可靠性智能配电控制开关及方法。

背景技术

随着新技术的发展，飞机、船舶、车辆等军、民用设备平台二次能源多电/全电化已经成为发展趋势。多电/全电化能源平台的显著变化就是将机械能、液压能及气压能等二次能源统一为电能，从而各种作动机构全部改为电动形式。然而，随着用电负载数量及类型的增加，用电功率也逐步提升，一方面对电能配送与管理的功能、性能及可靠性要求越来越高；而另一方面，大功率多种类用电负载导致电磁环境越来越复杂，对供配电控制系统的可靠性产生了额外的干扰。

发明内容

本发明提供一种具有断点恢复功能的高可靠性智能配电控制开关及方法，其能够提高智能配电控制开关的可靠性。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

具有断点恢复功能的高可靠性智能配电控制开关，由主控部分与功率部分组成；其中主控部分包括电源变换单元与主控单元；功率部分包括至少一个功率单元；电源变换单元的输入端与工作电源连接，电源变换单元的输出端包括主控电源轨和功率电源轨，其中主控电源轨与主控单元的供电口连接，功率电源轨与各功率单元的供电口连接；主控单元的硬线控制命令端口与硬线控制命令连接，主控单元的状态指示器端口与状态指示器连接，主控单元的通信网络端口与通信网络连接；主控单元包括至少一组I/O及AD口组，且主控单元的每组I/O及AD口组均与一个功率单元的I/O及AD口组连接。

上述方案中，主控单元的每组I/O及AD口组包括控制指令输出端、指令回采输入端、触点回采输入端和电流回采输入端；每个功率单元的I/O及AD口组包括控制指令输入端、指令回采输出端、触点回采输出端和电流回采输出端；主控单元的一组I/O及AD口组的控制指令输出端与一个功率单元的控制指令输入端连接；主控单元的一组I/O及AD口组的指令回采输入端与一个功率单元的指令回采输出端连接；主控单元的一组I/O及AD口组的触点回采输入端与一个功率单元的触点回采输出端连接；主控单元的一组I/O及AD口组的电流回采输入端与一个功率单元的电流回采输出端连接。

上述方案中，主控单元由开关量隔离检测电路、显示驱动电路、通信接口电路、以及主控处理器系统组成；主控处理器系统、开关量隔离检测电路、显示驱动电路和通信接口电路的供电口共同形成主控单元的供电口；开关量隔离检测电路的信号输入端形成主控单元的硬线控制命令端口，开关量隔离检测电路的信号输出端与主控处理器系统的输入I/O口组连接；显示驱动电路的信号输入端与主控处理器系统的输出I/O口组连接，显示驱动电路的信号输出端形成主控单元的状态指示器端口；通信接口电路的控制端与主控处理器系统的通信控制口连接，通信接口电路的通信端形成主控单元的通信网络端口；主控处理器系统的至少一组I/O及AD口组形成主控单元的至少一组I/O及AD口组。

上述方案中，主控处理器系统的一组I/O及AD口组由控制I/O口、第一回采I/O口、第二回采I/O口和AD口组成；控制I/O口形成该组I/O及AD口组的控制指令输出端；第一回采I/O口形成该组I/O及AD口组的指令回采输入端；第二回采I/O口形成该组I/O及AD口组的触点回采输入端；AD口形成该组I/O及AD口组的电流回采输入端。

上述方案中，功率单元由控制指令锁存电路、功率开关驱动电路、功率开关、电流采集电路、以及无源触点检测电路组成；控制指令锁存电路、功率开关驱动电路、电流采集电路、以及无源触点检测电路的供电口形成功率单元的供电口；控制指令锁存电路的控制指令端形成功率单元的I/O及AD口组的控制指令输入端口，控制指令锁存电路的控制输出端形成功率单元的I/O及AD口组的指令回采输出端；功率开关驱动电路的控制输入端与控制指令锁存电路的控制输出端连接，功率开关驱动电路的驱动输出端与功率开关的控制端连接；功率开关的一端形成功率单元的第一负载电源端，功率开关的另一端经由电流采集电路形成功率单元的功率配电输出端；电流采集电路的电流回采端形成功率单元的I/O及AD口组的电流回采输出端；无源触点检测电路与功率开关并联，无源触点检测电路的触点回采端形成功率单元的I/O及AD口组的触点回采输出端。

上述方案中，功率单元由控制指令锁存电路、功率开关驱动电路、功率开关、电流采集电路、以及有源触点检测电路组成；控制指令锁存电路、功率开关驱动电路、电流采集电路、以及无源触点检测电路的供电口形成功率单元的供电口；控制指令锁存电路的控制指令端形成功率单元的I/O及AD口组的控制指令输入端口，控制指令锁存电路的控制输出端形成功率单元的I/O及AD口组的指令回采输出端；功率开关的一端形成功率单元的第一负载电源端，功率开关的另一端经由电流采集电路形成功率单元的功率配电输出端；电流采集电路的电流回采端形成功率单元的I/O及AD口组的电流回采输出端；无源触点检测电路与用电负载并联，无源触点检测电路的触点状态输入端。

上述方案中，电源变换单元由第一EMC加固模块、隔离电源变换模块、以及第二EMC加固模块组成；第一EMC加固模块的输入端形成电源变换单元的输入端；第一EMC加固模块的输出端与隔离电源变换模块的输入端连接；隔离电源变换模块的输出端与第二EMC加固模块的输入端连接；第二EMC加固模块的输出端形成电源变换单元的输出端。

上述高可靠性智能配电控制开关所实现的具有断点恢复功能的高可靠性智能配电控制方法，包括步骤如下：

步骤1、主控单元为每个功率单元设置5个状态信息，即控制命令状态信息bCMD、控制指令状态信息bCTR、指令回采状态信息bDRI、触点回采状态信息bDET和过载状态信息bOL；

步骤2、主控单元将外部输入的硬线控制命令或通信网络发送的数据转换为对应功率单元的开或关控制命令：当功率单元的控制命令识别为开时，置该功率单元的控制命令状态信息bCMD为1；当功率单元的控制命令识别为关时，置该功率单元的控制命令状态信息bCMD为0；

步骤3、当功率单元的控制命令状态信息bCMD的数值更新后，启动该功率单元的智能配电算法处理过程，其具体过程如下：

步骤3.1、主控单元读取电流回采后得到的功率单元的电流值Cur，并将该电流值Cur与过载门限值进行比较：若电流值Cur大于过载门限值，表示功率单元已过载，置过载状态信息bOL为1；否则，表示功率单元未过载，置过载状态信息bOL为0；

步骤3.2、主控单元对过载状态信息bOL的值进行判断：若过载状态信息bOL不等于0，则直接置控制指令状态信息bCTR为0；否则，读取当前控制命令状态信息bCMD的值并进行判断：若控制命令状态信息bCMD等于0，则直接置控制指令状态信息bCTR为0；否则置控制指令状态信息bCTR为1；

步骤3.3、主控单元对控制指令状态信息bCTR的值进行判断：若控制指令状态信息bCTR等于0，则主控单元通过I/O及AD口组向功率单元输出关断的控制指令；否则，主控单元通过I/O及AD口组向功率单元输出开通的控制指令；

步骤3.4、主控单元延时等待功率单元的功率开关动作；

步骤3.5、待功率单元的功率开关动作后，主控单元读取功率单元返回的指令回采及触点回采信息，并根据返回的指令回采及触点回采信息对应的开或关状态更新对应指令回采状态信息bDRI及触点回采状态信息bDET；

步骤3.6、主控单元对功率单元的5个状态信息，即控制命令控制命令状态信息bCMD、控制指令状态信息bCTR、指令回采状态信息bDRI、触点回采状态信息bDET和过载状态信息bOL通过状态指示器进行显示或通信网络向外发送；

步骤3.7、返回步骤3.1，对智能配电算法进行循环执行，实现智能配电控制；

步骤4、主控单元读取复位状态信息，判断主控单元是正常复位还是异常复位。

当主控单元是正常复位时，5个状态信息，即控制命令状态信息bCMD、控制指令状态信息bCTR、指令回采状态信息bDRI、触点回采状态信息bDET和过载状态信息bOL全部初始化为0；

当主控单元是异常复位时，则先读取功率单元的指令回采信息，并更新指令回采状态信息bDRI：若指令回采状态信息bDRI为等于0，则控制指令状态信息bCTR置为0；否则，控制指令状态信息bCTR置为1；再判断控制指令状态信息bCTR的状态：若控制指令状态信息bCTR等于0，则主控单元通过I/O及AD口组向功率单元输出关断的控制指令；否则，主控单元通过I/O及AD口组向功率单元输出开通的控制指令。

与现有技术相比，本发明实现了基于主控处理器系统复位状态的判断结果(正常复位或异常复位)与综合控制命令、控制指令、指令回采、触点回采、电流回采等外部状态信息以及处理器的内存数据校验结果的断点恢复，从而进一步提高了智能配电控制开关的可靠性，使得智能配电控制开关可以适应更加恶劣的电磁环境，有效促进了多电/全电能源平台的技术进步。

附图说明

图1为具有断点恢复功能的高可靠性智能配电控制开关的原理框图；

图2为主控部分的原理框图；

图3为一种功率单元的原理框图(无源触点检测方案)；

图4为另一种功率单元的原理框图(有源触点检测方案)；

图5为具有断点恢复功能的高可靠性智能配电控制方法的流程图；

图6为复位状态处理程序流程图；

图7为断点恢复处理的流程图。

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。

一种具有断点恢复功能的高可靠性智能配电控制开关，如图1所述，由主控部分与功率部分组成。其中主控部分由电源变换单元与主控单元组成。其中功率部分由n个与主控部分接口一致、单元内部结构、参数或用途存在区别的功率单元组成，n取值与主控部分根据需要配置的I/O及AD口组数保持一致，最小为1。

电源变换单元的输入端与工作电源连接，电源变换单元的输出端分别与主控单元及各功率单元的供电口连接。参见图2，电源变换单元由第一EMC加固模块、隔离电源变换模块、以及第二EMC加固模块组成。第一EMC加固模块的输入端形成电源变换单元的输入端，电源变换单元的输入端与工作电源连接。第一EMC加固模块的输出端与隔离电源变换模块的输入端连接。隔离电源变换模块的输出端与第二EMC加固模块的输入端连接。第二EMC加固模块的输出端形成电源变换单元的输出端，电源变换单元的输入端分成主控电源轨与功率电源轨，主控电源轨与主控单元内部各电路的供电口连接，功率电源轨与功率部分的各功率单元内部各电路供电口连接。

第一EMC加固模块用于对工作电源输入进行EMC加固，一方面尽可能使外部工作电源接收及自身产生的各种电磁干扰信号不进入本方案产品内部，另一方面尽可能使本方案产品内部产生的各种电磁干扰信号不溢出干扰外部。隔离电源变换模块一方面将工作电源宽范围的供电电压变换至内部电源轨稳定的电压，另一方面实现外部工作电源地与内部电源轨地线的隔离，从而为本方案产品提供隔离的、稳定的工作电源。第二EMC加固模块用于对隔离电源变换模块输出的电压进行EMC加固，一方面尽可能使内部电源轨上的纹波、噪声等干扰信号减弱，另一方面尽可能对主控单元、功率单元各功能电路产生的噪声进行抑制，减弱其溢出后干扰外部电路。外部工作电源经过电源变换单元处理后，既可以为本方案产品正常工作提供电源，又在根本上加强了本方案产品的抗干扰能力，提高了可靠性。

主控单元的端口分别连接硬线控制命令、状态指示器、通信网络、主控电源轨及各功率单元的端口。参见图2，主控单元由开关量隔离检测电路、显示驱动电路、通信接口电路、以及主控处理器系统组成。开关量隔离检测电路由主控电源轨供电，其信号输入端与硬线控制命令连接，其信号输出端与主控处理器系统的输入I/O口组连接。显示驱动电路由主控电源轨供电，其信号输入端与主控处理器系统的输出I/O口组连接，其信号输出端与状态指示器连接。通信接口电路由主控电源轨供电，其控制端与主控处理器系统的通信控制口连接，其通信端与通信网络连接。主控处理器系统由主控电源轨供电，除上述输入I/O口组、输出I/O口组及通信控制口外，另有n组I/O及AD口组，分别与对应组别功率单元的端口连接，具体每组I/O及AD口组内，控制I/O口为对应组别功率单元提供控制指令信号，第一回采I/O口接收对应组别功率单元的指令回采信号，第二回采I/O口接收对应组别功率单元的触点回采信号，AD口接收对应组别功率单元的电流回采信号。

开关量隔离检测电路用于对硬线控制命令进行隔离检测、识别，在提供人机接口的同时，通过保护主控处理器系统的输入I/O口组有效提高本方案产品的可靠性。显示驱动电路用于对本方案产品的工作状态、健康状态等状态指示器提供驱动接口，通过保护主控处理器系统的输出I/O口组有效提高本方案产品的可靠性。通信接口电路用于本方案产品与外部通信网络进行通信，实现指令接收、状态上报等需要的通信需求。为了提高产品可靠性，一方面通信接口需要使用带有隔离能力的通信模块以保护主控处理器系统的通信控制口，另一方面通信各方需要对通信内容进行必要的校验，并且通信各方需要互相约束，在必要时进行通信控制口的重置或初始化。主控处理器系统根据硬线控制命令检测识别或通信网络下达的控制命令实现对功率部分的智能控制，并将工作状态、数据等通过状态指示器显示，或通过通信网络上报。主控处理器系统可以综合控制命令、控制指令、指令回采、触点回采、电流回采以及处理器的复位状态等信息，对本方案产品在受强干扰产生异常复位时实现断点恢复，使本方案产品恢复至异常复位前的工作状态，有效提高产品可靠性。主控处理器系统主要由所用处理器芯片的最小系统组成，根据需要可使用可编程逻辑器件(FPGA或CPLD)、数字信号处理器/控制器(DSP或DSC)或微处理器(MCU)作为处理器芯片，应选用具备足够的通用I/O口、通信控制口、AD口以及具备复位状态检测功能的高性能处理器。

功率单元端口分别连接功率电源轨、主控单元I/O及AD口组、外部负载电源以及用电负载。

参见图3，一种功率单元由控制指令锁存电路、功率开关驱动电路、功率开关、电流采集电路、以及无源触点检测电路组成。控制指令锁存电路的供电口与功率电源轨连接，控制指令端与主控单元I/O及AD口组的控制I/O口连接，控制输出端分别与功率开关驱动电路的控制输入端及主控单元I/O及AD口组的第一回采I/O口连接。功率开关驱动电路的供电口与功率电源轨连接，控制输入端与控制指令锁存电路的控制输出端连接，驱动输出端与功率开关的控制端连接。功率开关输入端与第一外部负载电源端连接，功率开关输出端串联电流采集电路后引出为功率配电输出端，功率配电输出端与外部用电负载的一端连接，功率开关控制端与功率开关驱动电路的驱动输出端连接。电流采集电路除与功率开关串联连接外，供电口与功率电源轨连接，电流回采端与主控单元I/O及AD口组的AD口连接。无源触点检测电路的供电口与功率电源轨连接，触点回采端与主控单元I/O及AD口组的第二回采I/O口连接，无源触点检测电路与用电负载并联，即触点状态输入端的其中一端与功率配电输出端连接，另一端与第二负载电源端连接。外部负载电源和用电负载串联后，一端即为第一负载电源端，另一端即为配电输出端，两者的相连即为第二负载电源端。

参见图4，另一种功率单元由控制指令锁存电路、功率开关驱动电路、功率开关、电流采集电路、以及有源触点检测电路组成。控制指令锁存电路的供电口与功率电源轨连接，控制指令端与主控单元I/O及AD口组的控制I/O口连接，控制输出端分别与功率开关驱动电路的控制输入端及主控单元I/O及AD口组的第一回采I/O口连接。功率开关驱动电路的供电口与功率电源轨连接，控制输入端与控制指令锁存电路的控制输出端连接，驱动输出端与功率开关的控制端连接。功率开关输入端与第一外部负载电源端连接，功率开关输出端串联电流采集电路后引出为功率配电输出端，功率配电输出端与外部用电负载的一端连接，功率开关控制端与功率开关驱动电路的驱动输出端连接。电流采集电路除与功率开关串联连接外，供电口与功率电源轨连接，电流回采端与主控单元I/O及AD口组的AD口连接。有源触点检测电路的供电口与功率电源轨连接，触点回采端与主控单元I/O及AD口组的第二回采I/O口连接，无源触点检测电路与功率开关并联，即触点状态输入端的一端与第一负载电源端连接，另一端与功率开关和电流采集电路的相连端连接。外部负载电源和用电负载串联后，一端即为第一负载电源端，另一端即为配电输出端，两者的相连即为第二负载电源端。

控制指令锁存电路受主控处理器系统的控制I/O口控制，按设定的锁存规则(具有数字电路知识的行业内人士均能实现，在此不进行详述)将控制指令(接通功率开关或关断功率开关，后续分别以开、关表示)进行锁存，以确保最容易受干扰影响的主处理器系统在异常复位过程中控制指令保持不变。控制指令锁存电路的输出形成被锁存后的开或关控制指令，与最新的控制命令(硬线控制命令或通信网络下发的程序控制命令，被识别为开或关)保持一致。该锁存后的控制指令一方面通过功率开关驱动电路执行对应的开或关驱动，另一方面经指令回采引入主控处理器系统第一回采I/O口，用于智能配电控制及必要时的断点恢复处理。功率开关驱动电路将常规上属于弱电信号的高低电平(即锁存后的开或关控制指令)按功率开关的实际驱动需求转换为可驱动功率开关接通或关断的驱动信号。功率开关是智能配电控制开关的实际执行电器，根据不同的外部负载电源及负载类型，常用的有接触器、继电器等机电式功率开关以及MOSFET、IGBT、SCR等固态功率开关。电流采集电路用于采集经过功率开关后的负载电流值，反馈给主控处理器系统AD口后可用于智能配电控制及必要时的断点恢复处理。触点检测电路用于检测功率开关的触点状态是开还是关，反馈给主控处理器系统第二回采I/O口后用于智能配电控制及必要时的断点恢复处理。一般来说，受体积、重量、成本、技术要求等因素影响，触点检测电路常用的可分为无源触点检测电路与有源触点检测电路，二者连线方案略有不同，具体参见附图。上述锁存规则、不同功率开关的特性及其驱动信号需求、电流采集电路、触点检测电路等均有公布的专利、元器件厂家通用应用指南等专业知识进行描述，在此不详述。

主控部分与功率部分可以组装在一个壳体中构成一个密闭的屏蔽腔体，也可以将电源变换单元、主控单元和n组功率单元分别进行组装，通过单元间连线实现电源变换单元向主控单元和n组功率单元供电和实现主控单元对各功率单元分布式控制。

电源变换单元为主控单元及功率单元提供与外部工作电源隔离的、电压稳定的、噪声干扰低的主控电源轨及功率电源轨。主控单元根据硬线控制命令或通信网络下发的程序控制命令控制对应的功率单元接通或关断，并根据功率单元反馈的控制指令、触点状态、电流信息等进行智能配电控制，在必要时进行断点恢复，提高本方案产品可靠性。主控单元通过通信网络上报工作状态信息，通过通信网络或状态指示器进行工作状态输出，在必要时引入人工干预，提高本方案产品可靠性。功率单元对主控单元的控制指令进行锁存与作动，实现智能配电执行，并将控制指令、触点状态、电流信息等反馈给主控单元。

本发明使用电源变换模块进行EMC加固后为主控模块与功率模块提供内部电源轨；使用主控模块对硬线控制命令及/或通信接口发送的程控指令等进行识别处理后，实现对功率模块的通断控制及状态监测，实现状态指示控制及/或经通信接口上报状态信息；使用功率模块实现对不同电压等级、制式、不同电流等级的功率配送控制，实现对工作状态的采集与回报。通过断点恢复处理后，可以有效加强智能配电控制开关的可靠性，提高多电/全电化能源平台供配电系统运行的稳定性，从而促进整机工作性能水平的提升。

上述开关所实现的具有断点恢复功能的高可靠性智能配电控制方法，如图5所示，其具体包括步骤如下：

步骤1、主控单元为每个功率单元设置5个状态信息控制命令状态信息bCMD、控制指令状态信息bCTR、指令回采状态信息bDRI、触点回采状态信息bDET、过载状态信息bOL和校验变量Check，并按组存储在3个以上地址分散的内存区域。

主控处理器系统为每个功率单元设置5个状态信息控制命令状态信息bCMD、控制指令状态信息bCTR、指令回采状态信息bDRI、触点回采状态信息bDET、过载状态信息bOL和校验变量Check，并按组存储在RAM区1、RAM区2、RAM区3等3个或3个以上地址分散的内存区域。后续控制命令状态信息bCMD、控制指令状态信息bCTR、指令回采状态信息bDRI、触点回采状态信息bDET、过载状态信息bOL等5个状态信息赋值更新，表示所有RAM区中对应状态变量及校验变量Check同步更新。

步骤2、主控单元将外部输入的命令转换为对应功率单元的开或关控制命令，当某个功率单元的控制命令识别为开时，置该功率单元的状态信息控制命令状态信息bCMD为1，当某个功率单元的控制命令识别为关时，置该功率单元的状态信息控制命令状态信息bCMD为0。

开关量隔离检测电路将硬线控制命令调理成高低电平后送给输入I/O口组检测，主控处理器系统以周期T对输入I/O口组的电平状态进行采样，得到高低电平组合，并按约定的编码方案识别为对应功率单元的开或关控制命令；或者，主控处理器系统在接收到通信网络发送的数据后，根据通信协议将某些数据解析成对应功率单元的开或关控制命令。具体的开关量编码方案及通信协议约定方案可以根据相关专业知识灵活设置。

当控制命令识别为开时，置控制命令状态信息bCMD为1(控制命令状态信息bCMD、控制指令状态信息bCTR、指令回采状态信息bDRI及触点回采状态信息bDET值为1表示相关控制或状态是“开”，下同)，否则，置控制命令状态信息bCMD为0(控制命令状态信息bCMD、控制指令状态信息bCTR、指令回采状态信息bDRI及触点回采状态信息bDET值为0表示相关控制或状态是“关”，下同)。控制命令识别及控制命令状态信息bCMD赋值事件由中断响应或独立线程形式驱动。

步骤3、当某个功率单元的状态信息控制命令状态信息bCMD的数值更新后，启动该功率单元的智能配电算法处理过程，具体过程如下：

步骤3.1、智能配电算法处理过程开始后，首先进行工作状态初始化，然后进入周期性循环。其中循环周期T受处理器运算能力及功率单元组数决定，最长不超过20ms。

步骤3.2、主控处理器系统读取电流回采后得到功率单元的电流值Cur，并将电流值Cur与过载门限值进行比较：若大于过载门限，表示功率单元已过载，需要关断功率开关，实现过载保护，置过载状态信息bOL为1；否则，表示功率单元未过载，可正常进行控制命令响应，置过载状态信息bOL为0。

步骤3.3、更新过载状态信息bOL值后，对过载状态信息bOL的值进行判断：若过载状态信息bOL不等于0，则直接置控制指令状态信息bCTR为0；否则，读取本循环过程外更新的控制命令状态信息bCMD的值并进行判断，若控制命令状态信息bCMD等于0，则直接置控制指令状态信息bCTR为0，否则置控制指令状态信息bCTR为1。

步骤3.4、更新控制指令状态信息bCTR值后，对控制指令状态信息bCTR的值进行判断并进行对应控制输出。若控制指令状态信息bCTR等于0，则通过控制I/O口向功率单元输出关断的控制指令，并锁存在功率单元的控制指令锁存电路中；否则，输出通过控制I/O口向功率单元输出开通的控制指令，并锁存在功率单元的控制指令锁存电路中。

步骤3.5、控制指令锁存后，需要延时等待功率单元的功率开关动作。

步骤3.6、待功率单元的功率开关动作后，主控处理器系统读取功率单元返回的指令回采及触点回采电平，并根据电平对应的开或关状态更新对应指令回采状态信息bDRI、触点回采状态信息bDET标识。

步骤3.7、根据控制命令状态信息bCMD、控制指令状态信息bCTR、指令回采状态信息bDRI、触点回采状态信息bDET、过载状态信息bOL等5个状态信息通过显示驱动电路或通信接口更新状态指示信息。

步骤3.8、返回步骤3.2，对智能配电算法进行循环执行，实现智能配电控制。

步骤4、主控单元根据复位状态，实现智能配电控制开关的断点恢复，具体包括以下步骤：

主控处理器系统完成引导程序后，首先读取复位状态信息，判断主控系统是正常复位(如上电复位、人工手动复位等有意操作引起的复位)还是异常复位(如电磁干扰造成程序跑飞、掉进陷阱、指令码被破坏等预期之外引起的复位)：

步骤4.1、在主控处理器系统正常复位的情况下，控制命令状态信息bCMD、控制指令状态信息bCTR、指令回采状态信息bDRI、触点回采状态信息bDET、过载状态信息bOL等5个状态信息全部初始化为0，校验变量Check按设定规则计算，然后在RAM区中分散按组保存，并将所有功率单元关断，参见图6。

步骤4.2、在主控处理器系统异常复位的情况下，需要根据RAM区数据并综合指令回采、触点回采、电流回采等信息进行断点恢复，参见图7，具体过程如下：

a)依次读取RAM区1、RAM区2、RAM区3及必要时更多RAM区的状态数据，并进行校验；

b)若RAM区1数据校验正确，则进入步骤d)，否则，依次进行下一个RAM区的数据校验及判断，若数据校验正确，则进入步骤d)，否则进入步骤c)；

c)读取指令回采信息，并更新指令回采状态信息bDRI标识。若指令回采状态信息bDRI等于0，则置控制指令状态信息bCTR为0，否则，置控制指令状态信息bCTR为1；

d)判断控制指令标识控制指令状态信息bCTR的状态，若控制指令状态信息bCTR等于0，则通过控制I/O口输出关断指令并锁存在控制指令锁存电路中；否则，输出开通指令并锁存。

本发明能够根据开或关控制命令智能控制功率单元接通或断开功率开关，实现智能配电控制；并能够根据复位状态，实现智能配电控制开关的断点恢复。本发明通过设置开关量隔离检测电路及/或通信接口电路获取控制命令，通过设置控制指令回采、触点回采、电流回采并更新对应状态标识，实现对多电/全电能源平台的智能配电控制，并通过对复位状态、RAM区数据及控制指令锁存电路等技术的综合应用实现断点恢复，使得本方案产品不但能够满足多电/全电能源平台对电能配送与管理功能、性能的要求，而且具备适应多电/全电能源平台电磁环境复杂的可靠性高的特点。

上述方法中，标识名称、RAM区分块数量、标识取值对应物理意义等仅用于举例，不做权利限制。

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 (9)

1.具有断点恢复功能的高可靠性智能配电控制开关，其特征是，由主控部分与功率部分组成；其中主控部分包括电源变换单元与主控单元；功率部分包括至少一个功率单元；

电源变换单元的输入端与工作电源连接，电源变换单元的输出端包括主控电源轨和功率电源轨，其中主控电源轨与主控单元的供电口连接，功率电源轨与各功率单元的供电口连接；

主控单元的硬线控制命令端口与硬线控制命令连接，主控单元的状态指示器端口与状态指示器连接，主控单元的通信网络端口与通信网络连接；主控单元包括至少一组I/O及AD口组，且主控单元的每组I/O及AD口组均与一个功率单元的I/O及AD口组连接。

2.根据权利要求1所述的具有断点恢复功能的高可靠性智能配电控制开关，其特征是，主控单元的每组I/O及AD口组包括控制指令输出端、指令回采输入端、触点回采输入端和电流回采输入端；每个功率单元的I/O及AD口组包括控制指令输入端、指令回采输出端、触点回采输出端和电流回采输出端；

主控单元的一组I/O及AD口组的控制指令输出端与一个功率单元的控制指令输入端连接；主控单元的一组I/O及AD口组的指令回采输入端与一个功率单元的指令回采输出端连接；主控单元的一组I/O及AD口组的触点回采输入端与一个功率单元的触点回采输出端连接；主控单元的一组I/O及AD口组的电流回采输入端与一个功率单元的电流回采输出端连接。

3.根据权利要求1或2所述的具有断点恢复功能的高可靠性智能配电控制开关，其特征是，主控单元由开关量隔离检测电路、显示驱动电路、通信接口电路、以及主控处理器系统组成；

主控处理器系统、开关量隔离检测电路、显示驱动电路和通信接口电路的供电口共同形成主控单元的供电口；开关量隔离检测电路的信号输入端形成主控单元的硬线控制命令端口，开关量隔离检测电路的信号输出端与主控处理器系统的输入I/O口组连接；显示驱动电路的信号输入端与主控处理器系统的输出I/O口组连接，显示驱动电路的信号输出端形成主控单元的状态指示器端口；通信接口电路的控制端与主控处理器系统的通信控制口连接，通信接口电路的通信端形成主控单元的通信网络端口；主控处理器系统的至少一组I/O及AD口组形成主控单元的至少一组I/O及AD口组。

4.根据权利要求3所述的具有断点恢复功能的高可靠性智能配电控制开关，其特征是，主控处理器系统的一组I/O及AD口组由控制I/O口、第一回采I/O口、第二回采I/O口和AD口组成；

控制I/O口形成该组I/O及AD口组的控制指令输出端；第一回采I/O口形成该组I/O及AD口组的指令回采输入端；第二回采I/O口形成该组I/O及AD口组的触点回采输入端；AD口形成该组I/O及AD口组的电流回采输入端。

5.根据权利要求1或2所述的具有断点恢复功能的高可靠性智能配电控制开关，其特征是，功率单元由控制指令锁存电路、功率开关驱动电路、功率开关、电流采集电路、以及无源触点检测电路组成；

控制指令锁存电路、功率开关驱动电路、电流采集电路、以及无源触点检测电路的供电口形成功率单元的供电口；控制指令锁存电路的控制指令端形成功率单元的I/O及AD口组的控制指令输入端口，控制指令锁存电路的控制输出端形成功率单元的I/O及AD口组的指令回采输出端；功率开关驱动电路的控制输入端与控制指令锁存电路的控制输出端连接，功率开关驱动电路的驱动输出端与功率开关的控制端连接；功率开关的一端形成功率单元的第一负载电源端，功率开关的另一端经由电流采集电路形成功率单元的功率配电输出端；电流采集电路的电流回采端形成功率单元的I/O及AD口组的电流回采输出端；无源触点检测电路与功率开关并联，无源触点检测电路的触点回采端形成功率单元的I/O及AD口组的触点回采输出端。

6.根据权利要求1或2所述的具有断点恢复功能的高可靠性智能配电控制开关，其特征是，功率单元由控制指令锁存电路、功率开关驱动电路、功率开关、电流采集电路、以及有源触点检测电路组成；

控制指令锁存电路、功率开关驱动电路、电流采集电路、以及无源触点检测电路的供电口形成功率单元的供电口；控制指令锁存电路的控制指令端形成功率单元的I/O及AD口组的控制指令输入端口，控制指令锁存电路的控制输出端形成功率单元的I/O及AD口组的指令回采输出端；功率开关的一端形成功率单元的第一负载电源端，功率开关的另一端经由电流采集电路形成功率单元的功率配电输出端；电流采集电路的电流回采端形成功率单元的I/O及AD口组的电流回采输出端；无源触点检测电路与用电负载并联，无源触点检测电路的触点状态输入端。

7.根据权利要求1或2所述的具有断点恢复功能的高可靠性智能配电控制开关，其特征是，电源变换单元由第一EMC加固模块、隔离电源变换模块、以及第二EMC加固模块组成；

第一EMC加固模块的输入端形成电源变换单元的输入端；第一EMC加固模块的输出端与隔离电源变换模块的输入端连接；隔离电源变换模块的输出端与第二EMC加固模块的输入端连接；第二EMC加固模块的输出端形成电源变换单元的输出端。

8.权利要求1所述的具有断点恢复功能的高可靠性智能配电控制开关所实现的具有断点恢复功能的高可靠性智能配电控制方法，其特征是，包括步骤如下：

步骤1、主控单元为每个功率单元设置5个状态信息，即控制命令状态信息bCMD、控制指令状态信息bCTR、指令回采状态信息bDRI、触点回采状态信息bDET和过载状态信息bOL；

步骤2、主控单元将外部输入的硬线控制命令或通信网络发送的数据转换为对应功率单元的开或关控制命令：当功率单元的控制命令识别为开时，置该功率单元的控制命令状态信息bCMD为1；当功率单元的控制命令识别为关时，置该功率单元的控制命令状态信息bCMD为0；

步骤3、当功率单元的控制命令状态信息bCMD的数值更新后，启动该功率单元的智能配电算法处理过程，其具体过程如下：

步骤3.1、主控单元读取电流回采后得到的功率单元的电流值Cur，并将该电流值Cur与过载门限值进行比较：若电流值Cur大于过载门限值，表示功率单元已过载，置过载状态信息bOL为1；否则，表示功率单元未过载，置过载状态信息bOL为0；

步骤3.2、主控单元对过载状态信息bOL的值进行判断：若过载状态信息bOL不等于0，则直接置控制指令状态信息bCTR为0；否则，读取当前控制命令状态信息bCMD的值并进行判断：若控制命令状态信息bCMD等于0，则直接置控制指令状态信息bCTR为0；否则置控制指令状态信息bCTR为1；

步骤3.3、主控单元对控制指令状态信息bCTR的值进行判断：若控制指令状态信息bCTR等于0，则主控单元通过I/O及AD口组向功率单元输出关断的控制指令；否则，主控单元通过I/O及AD口组向功率单元输出开通的控制指令；

步骤3.4、主控单元延时等待功率单元的功率开关动作；

步骤3.5、待功率单元的功率开关动作后，主控单元读取功率单元返回的指令回采及触点回采信息，并根据返回的指令回采及触点回采信息对应的开或关状态更新对应指令回采状态信息bDRI及触点回采状态信息bDET；

步骤3.6、主控单元对功率单元的5个状态信息，即控制命令控制命令状态信息bCMD、控制指令状态信息bCTR、指令回采状态信息bDRI、触点回采状态信息bDET和过载状态信息bOL通过状态指示器进行显示或通信网络向外发送；

步骤3.7、返回步骤3.1，对智能配电算法进行循环执行，实现智能配电控制。

9.根据权利要求8所述的具有断点恢复功能的高可靠性智能配电控制方法，其特征是，还进一步包括步骤如下：

步骤4、主控单元读取复位状态信息，判断主控单元是正常复位还是异常复位；

当主控单元是正常复位时，5个状态信息，即控制命令状态信息bCMD、控制指令状态信息bCTR、指令回采状态信息bDRI、触点回采状态信息bDET和过载状态信息bOL全部初始化为0；

当主控单元是异常复位时，则先读取功率单元的指令回采信息，并更新指令回采状态信息bDRI：若指令回采状态信息bDRI为等于0，则控制指令状态信息bCTR置为0；否则，控制指令状态信息bCTR置为1；再判断控制指令状态信息bCTR的状态：若控制指令状态信息bCTR等于0，则主控单元通过I/O及AD口组向功率单元输出关断的控制指令；否则，主控单元通过I/O及AD口组向功率单元输出开通的控制指令。

Images