CN113381644A - 一种基于mms算法的MPS高压固态软启动系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及软启动控制技术领域，公开了一种基于mms算法的MPS高压固态软启动系统及方法，包括高压固态控制单元、数据采集单元、计算判定单元以及调度管理单元，所述数据采集单元以MMS用户数据库为核心，所述计算判定单元以MMS中继数据库为核心，所述调度管理单元以MMS终端数据库为核心；包括以下步骤：A、闭环启动，B、开环启动。本发明不仅通过改进高压固态控制单元的电路结构，从而确保自适应软启动控制电路运行时的稳定可靠，而且构建了闭环启动和开环启动两种控制方式，若存在故障，则自动报警并转为基于mms算法的外部控制处理，能够快速传递实时监控数据、图片或影像等，从而确保了该系统运行时的安全性。

Description

一种基于mms算法的MPS高压固态软启动系统及方法

技术领域

本发明涉及软启动控制技术领域，具体是一种基于mms算法的MPS高压固态软启动系统及方法。

背景技术

目前，电动机、发电机等高压运行模组，均采用高压开关电源作为启动能源，而为了保障启动及运行时的安全平稳，通常需要对输入电压的范围、转换效率、纹波幅度等因素进行限定，由此衍生出专用于高压设备的软启动系统。

但在现有技术中，例如MPS高压固态软启动系统，在容性负载或感性负载时，其升流斜率或升压斜率往往比设定的斜率大得多，长此以往，极易导致开关电源输出浪涌电流过大或者电压过冲而造成开关电源和负载的损坏；另外，常规的控制系统采用有线控制方式，操作半径小，而少数远程控制系统，也存在信号接收延迟高、数据接收信道窄等问题，因而亟需一种兼容性高、安全可靠的远程监控方式。

因此，本领域技术人员提供了一种基于mms算法的MPS高压固态软启动系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于mms算法的MPS高压固态软启动系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于mms算法的MPS高压固态软启动系统，包括高压固态控制单元、数据采集单元、计算判定单元以及调度管理单元，所述高压固态控制单元包括整流滤波电路、逆变电路、脉冲变压器、高压整流器、电压/电流采样电路、电压比较器、开关A、开关B、斜坡电压产生电路、斜坡电流产生电路、误差放大器以及自适应软启动控制电路；

所述数据采集单元以MMS用户数据库为核心，所述MMS用户数据库的输入端与所述电压/电流采样电路的输出端电性连接，所述MMS用户数据库的内部配备有计时器；

所述计算判定单元以MMS中继数据库为核心，所述MMS中继数据库的输入端通过高精度A/D转换器与所述MMS用户数据库的输出端电性连接，所述MMS中继数据库的内部配备有启停控制子模块、故障报警子模块以及安全认证子模块；

所述调度管理单元以MMS终端数据库为核心，所述MMS终端数据库为核心的输入端通过WAP与所述安全认证子模块的输出端电性连接，所述MMS终端数据库的输出端连接有计算机/手机模块，所述启停控制子模块与所述计算机/手机模块的输出端皆与所述自适应软启动控制电路远程连接。

作为本发明再进一步的方案：所述高压固态控制单元与所述数据采集单元的具体连接关系如下：

所述整流滤波电路、所述逆变电路、所述脉冲变压器、所述高压整流器以及所述电压/电流采样电路单向顺次串联，所述电压/电流采样电路的电压采样输出、所述电压比较器以及开关B的a端电连接，所述电压/电流采样电路的电流采样输出和所述开关B的b端电连接，所述斜坡电压产生电路、所述电压比较器以及所述开关A的a端电连接，所述斜坡电流产生电路和所述开关A的b端电连接，所述电压比较器、所述电压/电流采样电路、所述斜坡电压产生电路、所述开关A以及所述开关B电连接，所述误差放大器、所述开关A、所述开关B以及所述自适应软启动控制电路电连接；所述误差放大器、所述自适应软启动控制电路以及所述逆变电路单向顺次串联。

作为本发明再进一步的方案：所述电压/电流采样电路将输入的电压和电流按照一定比例转换成0～5V的直流电压；所述斜坡电压产生电路按照设定的升压斜率产生斜坡电压；所述斜坡电流产生电路按照设定的升流斜率产生斜坡电流；所述电压比较器将电压采样输出和设定的斜坡电压进行比较，若电压采样输出＞斜波电压，则输出正电压，反之则输出负电压；所述误差放大器将设定的斜坡电压/斜坡电流与电压采样输出/电流采样输出分别进行比较；所述自适应软启动控制电路根据所述误差放大器的输出来控制所述逆变电路，使得高压电源AC按照设定的升压斜率/升流斜率提升至额定电压。

作为本发明再进一步的方案：所述计时器对实际电压提升至额定电压的耗用时间T进行计数。

作为本发明再进一步的方案：所述安全认证子模块和所述计算机/手机模块中皆加载有配套的秘钥和安全认证操作程序。

一种基于mms算法的MPS高压固态软启动方法，包括以下步骤：

A、闭环启动：

①接通高压电源AC后，顺次经过所述整流滤波电路、所述逆变电路、所述脉冲变压器、所述高压整流器以及所述电压/电流采样电路，然后分别输出电压采样值和电流采样值；

②所述斜坡电压产生电路输出直流斜坡电压，所述电压比较器对输入的斜坡电压和电压采样值进行比较，然后根据比较结果输出相应电压值，并根据此决定跳至步骤③或步骤④；

③将所述开关A和所述开关B均接到a端，则跳至步骤⑤；

④将所述开关A和所述开关B均接到b端，则跳至步骤⑥；

⑤所述误差放大器对输入的斜坡电压和电压采样值进行误差计算，然后输出控制电压给所述自适应软启动控制电路；

⑥所述误差放大器将步骤1输入的斜坡电流和电流采样值进行误差计算，然后输出控制电压给所述自适应软启动控制电路；

⑦所述自适应软启动控制电路根据输入的控制电压来控制所述逆变电路，使高压电源AC按照设定的升压斜率/升流斜率提升至额定电压；

B、开环启动：

①所述MMS用户数据库接收所述电压/电流采样电路输出的电压采样值和电流采样值，并利用所述计时器对实际电压提升至额定电压的耗用时间T进行计数；

②所述MMS中继数据库通过高精度A/D转换器接收电压采样值、电流采样值以及耗用时间，经过所述故障报警子模块进行计算、判定，若无故障，则步骤③、步骤④正常运行，反之则步骤③关闭、步骤④运行；

③所述启停控制子模块根据预定程序直接控制所述自适应软启动控制电路；

④通过所述安全认证子模块完成安全认证，若通过则可通过所述计算机/手机模块对所述自适应软启动控制电路进行远程控制，反之则远程控制关闭。

作为本发明再进一步的方案：所述步骤A-②的具体流程如下：

当电压采样值＞设定的斜坡电压时，说明此时为感性负载，则所述电压比较器的输出为5V，跳至步骤③；当电压采样值输出≤设定的斜坡电压时，则所述电压比较器的输出为-5V，跳至步骤④。

作为本发明再进一步的方案：所述步骤A-⑦的具体流程如下：

在感性负载时，所述误差放大器将设定的斜坡电压与电压采样值之差按照一定比例放大输出至所述自适应软启动控制电路，所述自适应软启动控制电路控制所述逆变电路，使高压电源AC按照设定的升压斜率提升至额定电压；在容性负载时，所述误差放大器将设定的斜坡电流与电流采样值之差按照一定比例放大输出至所述自适应软启动控制电路，所述自适应软启动控制电路控制所述逆变电路，使高压电源AC按照设定的升流斜率提升至额定电压。

作为本发明再进一步的方案：所述步骤B-②中故障判定的具体流程如下：

所述故障报警子模块先对电压采样值、电流采样值进行判定，若处于预定范围内，则进一步对提升至额定电压的耗用时间T进行判定，若耗用时间T≥预设的启动时间T₀，表明存在故障，反之则处于正常运行状态。

作为本发明再进一步的方案：所述步骤B-④中安全认证的具体流程如下：

通过在所述计算机/手机模块中进入管理员登录页面，在预定的操作时间内，输入秘钥启动码，在所述MMS终端数据库中，所述安全认证子模块输出的动态秘钥码与所述计算机/手机模块中计算出的实时秘钥码相互比对，若一致，则通过认证，反之则不通过。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过改进高压固态控制单元的电路结构，能够有效减小浪涌电流或过冲电压对高压电源AC及相关负载的冲击，从而确保自适应软启动控制电路运行时的稳定可靠；

2、通过构建闭环启动和开环启动两种控制方式，当控制电路运行无故障时，可处于自循环或外部控制两种状态，若存在故障，则自动报警并转为基于mms算法的外部控制处理，能够快速传递实时监控数据、图片或影像等，从而确保了该系统运行时的安全性。

附图说明

图1为一种基于mms算法的MPS高压固态软启动系统及方法的系统流程结构示意图；

图2为一种基于mms算法的MPS高压固态软启动系统及方法的启动升压对比结构示意图；

图3为一种基于mms算法的MPS高压固态软启动系统及方法的启动升流对比结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1～3，本发明实施例中，

一种基于mms算法的MPS高压固态软启动系统，包括高压固态控制单元、数据采集单元、计算判定单元以及调度管理单元，高压固态控制单元包括整流滤波电路、逆变电路、脉冲变压器、高压整流器、电压/电流采样电路、电压比较器、开关A、开关B、斜坡电压产生电路、斜坡电流产生电路、误差放大器以及自适应软启动控制电路；

高压固态控制单元与数据采集单元的具体连接关系如下：

整流滤波电路、逆变电路、脉冲变压器、高压整流器以及电压/电流采样电路单向顺次串联，电压/电流采样电路的电压采样输出、电压比较器以及开关B的a端电连接，电压/电流采样电路的电流采样输出和开关B的b端电连接，斜坡电压产生电路、电压比较器以及开关A的a端电连接，斜坡电流产生电路和开关A的b端电连接，电压比较器、电压/电流采样电路、斜坡电压产生电路、开关A以及开关B电连接，误差放大器、开关A、开关B以及自适应软启动控制电路电连接；误差放大器、自适应软启动控制电路以及逆变电路单向顺次串联。

电压/电流采样电路将输入的电压和电流按照一定比例转换成0～5V的直流电压；斜坡电压产生电路按照设定的升压斜率产生斜坡电压；斜坡电流产生电路按照设定的升流斜率产生斜坡电流；电压比较器将电压采样输出和设定的斜坡电压进行比较，若电压采样输出＞斜波电压，则输出正电压，反之则输出负电压；误差放大器将设定的斜坡电压/斜坡电流与电压采样输出/电流采样输出分别进行比较；自适应软启动控制电路根据误差放大器的输出来控制逆变电路，使得高压电源AC按照设定的升压斜率/升流斜率提升至额定电压。

数据采集单元以MMS用户数据库为核心，MMS用户数据库的输入端与电压/电流采样电路的输出端电性连接，MMS用户数据库的内部配备有计时器；

计时器对实际电压提升至额定电压的耗用时间T进行计数。

计算判定单元以MMS中继数据库为核心，MMS中继数据库的输入端通过高精度A/D转换器与MMS用户数据库的输出端电性连接，MMS中继数据库的内部配备有启停控制子模块、故障报警子模块以及安全认证子模块；

安全认证子模块和计算机/手机模块中皆加载有配套的秘钥和安全认证操作程序。

调度管理单元以MMS终端数据库为核心，MMS终端数据库为核心的输入端通过WAP与安全认证子模块的输出端电性连接，MMS终端数据库的输出端连接有计算机/手机模块，启停控制子模块与计算机/手机模块的输出端皆与自适应软启动控制电路远程连接。

一种基于mms算法的MPS高压固态软启动方法，包括以下步骤：

A、闭环启动：

①接通高压电源AC后，顺次经过整流滤波电路、逆变电路、脉冲变压器、高压整流器以及电压/电流采样电路，然后分别输出电压采样值和电流采样值；

②斜坡电压产生电路输出直流斜坡电压，电压比较器对输入的斜坡电压和电压采样值进行比较，然后根据比较结果输出相应电压值，并根据此决定跳至步骤③或步骤④；

具体流程如下：

当电压采样值＞设定的斜坡电压时，说明此时为感性负载，则电压比较器的输出为5V，跳至步骤③；当电压采样值输出≤设定的斜坡电压时，则电压比较器的输出为-5V，跳至步骤④。

③将开关A和开关B均接到a端，则跳至步骤⑤；

④将开关A和开关B均接到b端，则跳至步骤⑥；

⑤误差放大器对输入的斜坡电压和电压采样值进行误差计算，然后输出控制电压给自适应软启动控制电路；

⑥误差放大器将步骤1输入的斜坡电流和电流采样值进行误差计算，然后输出控制电压给自适应软启动控制电路；

⑦自适应软启动控制电路根据输入的控制电压来控制逆变电路，使高压电源AC按照设定的升压斜率/升流斜率提升至额定电压；

具体流程如下：

在感性负载时，误差放大器将设定的斜坡电压与电压采样值之差按照一定比例放大输出至自适应软启动控制电路，自适应软启动控制电路控制逆变电路，使高压电源AC按照设定的升压斜率提升至额定电压；在容性负载时，误差放大器将设定的斜坡电流与电流采样值之差按照一定比例放大输出至自适应软启动控制电路，自适应软启动控制电路控制逆变电路，使高压电源AC按照设定的升流斜率提升至额定电压。

B、开环启动：

①MMS用户数据库接收电压/电流采样电路输出的电压采样值和电流采样值，并利用计时器对实际电压提升至额定电压的耗用时间T进行计数；

②MMS中继数据库通过高精度A/D转换器接收电压采样值、电流采样值以及耗用时间，经过故障报警子模块进行计算、判定，若无故障，则步骤③、步骤④正常运行，反之则步骤③关闭、步骤④运行；

故障判定的具体流程如下：

故障报警子模块先对电压采样值、电流采样值进行判定，若处于预定范围内，则进一步对提升至额定电压的耗用时间T进行判定，若耗用时间T≥预设的启动时间T₀，表明存在故障，反之则处于正常运行状态。

③启停控制子模块根据预定程序直接控制自适应软启动控制电路；

④通过安全认证子模块完成安全认证，若通过则可通过计算机/手机模块对自适应软启动控制电路进行远程控制，反之则远程控制关闭；

安全认证的具体流程如下：

通过在计算机/手机模块中进入管理员登录页面，在预定的操作时间内，输入秘钥启动码，在MMS终端数据库中，安全认证子模块输出的动态秘钥码与计算机/手机模块中计算出的实时秘钥码相互比对，若一致，则通过认证，反之则不通过。

以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于mms算法的MPS高压固态软启动系统，包括高压固态控制单元、数据采集单元、计算判定单元以及调度管理单元，其特征在于，所述高压固态控制单元包括整流滤波电路、逆变电路、脉冲变压器、高压整流器、电压/电流采样电路、电压比较器、开关A、开关B、斜坡电压产生电路、斜坡电流产生电路、误差放大器以及自适应软启动控制电路；

所述数据采集单元以MMS用户数据库为核心，所述MMS用户数据库的输入端与所述电压/电流采样电路的输出端电性连接，所述MMS用户数据库的内部配备有计时器；

所述计算判定单元以MMS中继数据库为核心，所述MMS中继数据库的输入端通过高精度A/D转换器与所述MMS用户数据库的输出端电性连接，所述MMS中继数据库的内部配备有启停控制子模块、故障报警子模块以及安全认证子模块；

所述调度管理单元以MMS终端数据库为核心，所述MMS终端数据库为核心的输入端通过WAP与所述安全认证子模块的输出端电性连接，所述MMS终端数据库的输出端连接有计算机/手机模块，所述启停控制子模块与所述计算机/手机模块的输出端皆与所述自适应软启动控制电路远程连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于mms算法的MPS高压固态软启动系统，其特征在于，所述高压固态控制单元与所述数据采集单元的具体连接关系如下：

所述整流滤波电路、所述逆变电路、所述脉冲变压器、所述高压整流器以及所述电压/电流采样电路单向顺次串联，所述电压/电流采样电路的电压采样输出、所述电压比较器以及开关B的a端电连接，所述电压/电流采样电路的电流采样输出和所述开关B的b端电连接，所述斜坡电压产生电路、所述电压比较器以及所述开关A的a端电连接，所述斜坡电流产生电路和所述开关A的b端电连接，所述电压比较器、所述电压/电流采样电路、所述斜坡电压产生电路、所述开关A以及所述开关B电连接，所述误差放大器、所述开关A、所述开关B以及所述自适应软启动控制电路电连接；所述误差放大器、所述自适应软启动控制电路以及所述逆变电路单向顺次串联。

3.根据权利要求1所述的一种基于mms算法的MPS高压固态软启动系统，其特征在于，所述电压/电流采样电路将输入的电压和电流按照一定比例转换成0～5V的直流电压；所述斜坡电压产生电路按照设定的升压斜率产生斜坡电压；所述斜坡电流产生电路按照设定的升流斜率产生斜坡电流；所述电压比较器将电压采样输出和设定的斜坡电压进行比较，若电压采样输出＞斜波电压，则输出正电压，反之则输出负电压；所述误差放大器将设定的斜坡电压/斜坡电流与电压采样输出/电流采样输出分别进行比较；所述自适应软启动控制电路根据所述误差放大器的输出来控制所述逆变电路，使得高压电源AC按照设定的升压斜率/升流斜率提升至额定电压。

4.根据权利要求1所述的一种基于mms算法的MPS高压固态软启动系统，其特征在于，所述计时器对实际电压提升至额定电压的耗用时间T进行计数。

5.根据权利要求1所述的一种基于mms算法的MPS高压固态软启动系统，其特征在于，所述安全认证子模块和所述计算机/手机模块中皆加载有配套的秘钥和安全认证操作程序。

6.根据权利要求1～5中任一所述的一种基于mms算法的MPS高压固态软启动方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、闭环启动：

①接通高压电源AC后，顺次经过所述整流滤波电路、所述逆变电路、所述脉冲变压器、所述高压整流器以及所述电压/电流采样电路，然后分别输出电压采样值和电流采样值；

②所述斜坡电压产生电路输出直流斜坡电压，所述电压比较器对输入的斜坡电压和电压采样值进行比较，然后根据比较结果输出相应电压值，并根据此决定跳至步骤③或步骤④；

③将所述开关A和所述开关B均接到a端，则跳至步骤⑤；

④将所述开关A和所述开关B均接到b端，则跳至步骤⑥；

⑤所述误差放大器对输入的斜坡电压和电压采样值进行误差计算，然后输出控制电压给所述自适应软启动控制电路；

⑥所述误差放大器将步骤1输入的斜坡电流和电流采样值进行误差计算，然后输出控制电压给所述自适应软启动控制电路；

⑦所述自适应软启动控制电路根据输入的控制电压来控制所述逆变电路，使高压电源AC按照设定的升压斜率/升流斜率提升至额定电压；

B、开环启动：

①所述MMS用户数据库接收所述电压/电流采样电路输出的电压采样值和电流采样值，并利用所述计时器对实际电压提升至额定电压的耗用时间T进行计数；

②所述MMS中继数据库通过高精度A/D转换器接收电压采样值、电流采样值以及耗用时间，经过所述故障报警子模块进行计算、判定，若无故障，则步骤③、步骤④正常运行，反之则步骤③关闭、步骤④运行；

③所述启停控制子模块根据预定程序直接控制所述自适应软启动控制电路；

④通过所述安全认证子模块完成安全认证，若通过则可通过所述计算机/手机模块对所述自适应软启动控制电路进行远程控制，反之则远程控制关闭。

7.根据权利要求6所述的一种基于mms算法的MPS高压固态软启动方法，其特征在于，所述步骤A-②的具体流程如下：

当电压采样值＞设定的斜坡电压时，说明此时为感性负载，则所述电压比较器的输出为5V，跳至步骤③；当电压采样值输出≤设定的斜坡电压时，则所述电压比较器的输出为-5V，跳至步骤④。

8.根据权利要求6所述的一种基于mms算法的MPS高压固态软启动方法，其特征在于，所述步骤A-⑦的具体流程如下：

在感性负载时，所述误差放大器将设定的斜坡电压与电压采样值之差按照一定比例放大输出至所述自适应软启动控制电路，所述自适应软启动控制电路控制所述逆变电路，使高压电源AC按照设定的升压斜率提升至额定电压；在容性负载时，所述误差放大器将设定的斜坡电流与电流采样值之差按照一定比例放大输出至所述自适应软启动控制电路，所述自适应软启动控制电路控制所述逆变电路，使高压电源AC按照设定的升流斜率提升至额定电压。

9.根据权利要求6所述的一种基于mms算法的MPS高压固态软启动方法，其特征在于，所述步骤B-②中故障判定的具体流程如下：

所述故障报警子模块先对电压采样值、电流采样值进行判定，若处于预定范围内，则进一步对提升至额定电压的耗用时间T进行判定，若耗用时间T≥预设的启动时间T₀，表明存在故障，反之则处于正常运行状态。

10.根据权利要求6所述的一种基于mms算法的MPS高压固态软启动方法，其特征在于，所述步骤B-④中安全认证的具体流程如下：

通过在所述计算机/手机模块中进入管理员登录页面，在预定的操作时间内，输入秘钥启动码，在所述MMS终端数据库中，所述安全认证子模块输出的动态秘钥码与所述计算机/手机模块中计算出的实时秘钥码相互比对，若一致，则通过认证，反之则不通过。

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