CN203870225U - 一种电源故障自动诊断和自主切换的监视模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电源故障自动诊断和自主切换的监视模块，该监视模块主要用于设备内的一次电源模块的监控，当设备发生短路时，监视模块能够根据检测的电流自动诊断，产生报警信号并自主切换电源模块当班状态以及自主切换主备机供电电源，记录电源异常时的电流和电压情况，属于电源故障诊断技术领域。该监视模块包括电流传感器、遥测采集电路、D/A转换器、比较电路、控制指令生成电路、指令驱动电路、隔离电路、控制单元FPGA、故障报警电路、通信接口电路和存储单元电路。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电源故障自动诊断和自主切换的监视模块，该监视模块主要用于设备内的一次电源模块的监控，当设备发生短路时，监视模块能够根据检测的电流自动诊断，产生报警信号并自主切换电源模块当班状态以及自主切换主备机供电电源，记录电源异常时的电流和电压情况，属于电源故障诊断技术领域。
背景技术
目前，星上设备供电电源的检测设备如图1所示，配电器向设备提供一次电源。设备内部电源输入端使用两个熔断器，分别与两个DC/DC模块连接。当电流超过熔断器允许范围时，熔断器断路，使设备的故障不会对整个卫星的供电产生影响。
设备内的采集模块采集一次电源和二次电源的遥测信息，通过下行无线通道将遥测信息下传给地面站。地面站根据电源遥测数据的情况，通过上行无线通道，发送相应的指令，控制DC/DC模块加、断电、控制主备份切换供电控制电路，来选择正常的DC/DC模块当班，选择设备主备份均由正常的DC/DC模块供电或者主份工作备份断电。
现有的设备采集的电源遥测信息不全面，不能记录保存设备在轨发生故障时的电压、电流数据。由于缺少故障前后必要的电压和电流遥测变化情况，也就无法对故障进行精准定位。
现有的设备没有设置DC/DC模块输入和输出的电压和电流的安全阈值。当DC/DC模块发生故障时，无法自主采取相应的措施，进行故障隔离或者切机操作，而是必须依靠地面站操作人员进行判断，然后通过上行无线通道发送遥控指令进行控制。如果故障不能及时处理，可能造成故障扩散，造成不可恢复的损害。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提出一种电源故障自动诊断和自主切换的监视模块。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。
本实用新型的一种电源故障自动诊断和自主切换的监视模块，该监视模块包括电流传感器、遥测采集电路、D/A转换器、比较电路、控制指令生成电路、指令驱动电路、隔离电路、控制单元FPGA、故障报警电路、通信接口电路和存储单元电路；
所述的比较电路中含有主份电路和备份电路；
一次电源信号1经过电流传感器转变为电压信号送到比较电路，与该电流对应预先设置的电压基准信号经过D/A转换器进行数模转换后形成的模拟电压基准信号也送到比较电路，两路信号比较结果送到控制单元FPGA；
一次电源信号2经过电流传感器转变为电压信号送到比较电路，与该电流对应预先设置的电压基准信号经过D/A转换器进行数模转换后形成的模拟电压基准信号也送到比较电路，两路信号比较结果送到控制单元FPGA；
二次电源信号经过遥测采集电路后送给比较电路；与该电流对应预先设置的电压基准信号经过D/A转换器进行数模转换后形成的模拟电压基准信号也送到比较电路，两路信号比较结果送到控制单元FPGA；
遥测采集电路采集一次电源信号1、一次电源信号2和二次电源信号，送给控制单元FPGA；
一次电源模块给二次电源模块供电，其状态也能反映一次电源输出信号是否正确；
控制单元FPGA判断一次电源信号故障时，发送使能控制和命令给控制指令生成电路，控制指令生成电路输出指令给指令驱动电路，经过隔离电路后切换互为备份的DC/DC1模块和DC/DC2模块；
当二次电源信号不满足要求时，控制单元FPGA则使用外部提供的供电信号3供电。控制单元FPGA还实时记录一次电源信号1和一次电源信号2的状态到存储单元电路；当一次电源信号1和一次电源信号2超过规定数值时，控制单元FPGA向故障报警电路发送信息，通过通信接口电路将遥测状态发送出去。
电压基准信号是控制单元FPGA输出给D/A模块的，通过通信接口电路进行设置。
设备在轨发生故障时，根据记录的DC/DC1模块或者DC/DC2模块的电压和电流遥测变化信息，对故障能够准确定位，确认是否是电源模块故障。
对已经确认失效的DC/DC模块，自主采取预先设定的故障处理程序，及时进行故障隔离或者切机操作，避免由于处理延迟使得设备全部或部分损坏，避免故障扩散到其他星载设备。
将上述监视模块放到设备的电源板中，该电源板还包括2个熔断器、2个互为备份的DC/DC模块、加断电/切换控制电路和二次电源模块。
2个DC/DC模块输出的电压给二次电源模块供电。
监视模块由设备外部的配电器直接供电。
有益效果
（1）监视模块的智能控制功能由FPGA芯片实现，配置两个DC/DC模块的电压阈值和电流阈值，可设置故障的预置处理程序。FPGA芯片对电压和电流进行实时监视，超过设定阈值后发出预警和报警信号。
（2）根据预先设置的故障预置处理程序实施闭环控制，当超过阈值时自主发出DC/DC1和DC/DC2模块断开指令和设备主备份的供电电源选择指令（或者断电指令），无需地面干预。发生故障时能够及时进行隔离，避免整个设备失效和故障扩散。
（3）采用非易失性故障记录器定时对电压遥测和电流遥测进行存储，自动记录异常时遥测信息，并记录指令输出控制情况，存储的数据可以通过通信接口发送，具有掉电数据保持功能。
（4）地面可以根据发生故障的时间，回传遥测信息，对于故障定位提供依据。例如，发生单粒子事件或者CMOS锁定，会导致电压和电流遥测的变化，能够通过遥测下传进行故障判断和定位。
（5）对于异常情况快速响应
在设备进行测试过程中，如果设备内部发生短路或者大电流等可能导致设备烧毁的异常现象时，采用电源故障自动诊断和自主切换的设计方法可以避免电路发生烧毁现象，能够及时自动保护设备，隔离故障，记录了故障状态以便进行异常现象分析，发送报警信号供其它电路采取相应的措施。
附图说明
图1为现有技术中星上设备供电电源的检测设备；
图2为本实用新型的监视模块的组成示意图；
图3为本实用新型的监视模块在星载设备上的应用示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
实施例
如图2所示，一种电源故障自动诊断和自主切换的监视模块，该监视模块包括2个电流传感器、遥测采集电路、3个D/A转换器、3个比较电路、控制指令生成电路、3个指令驱动电路、3个隔离电路、控制单元FPGA、故障报警电路、通信接口电路和存储单元电路；
所述的比较电路中含有主份电路和备份电路；
一次电源信号1经过电流传感器转变为电压信号送到比较电路，与该电流对应预先设置的电压基准信号经过D/A转换器进行数模转换后形成的模拟电压基准信号也送到比较电路，两路信号比较结果送到控制单元FPGA；
一次电源信号2经过电流传感器转变为电压信号送到比较电路，与该电流对应预先设置的电压基准信号经过D/A转换器进行数模转换后形成的模拟电压基准信号也送到比较电路，两路信号比较结果送到控制单元FPGA；
二次电源信号4经过遥测采集电路后送给比较电路；与该电流对应预先设置的电压基准信号经过D/A转换器进行数模转换后形成的模拟电压基准信号也送到比较电路，两路信号比较结果送到控制单元FPGA；
遥测采集电路采集一次电源信号1、一次电源信号2和二次电源信号4，送给控制单元FPGA；
一次电源模块给二次电源模块供电，其状态也能反映一次电源输出信号是否正确；
控制单元FPGA判断一次电源信号故障时，发送使能控制和命令给控制指令生成电路，控制指令生成电路输出指令给指令驱动电路，经过隔离电路后切换互为备份的DC/DC1模块和DC/DC2模块；
当二次电源信号4不满足要求时，控制单元FPGA则使用外部提供的供电信号3供电。控制单元FPGA还实时记录一次电源信号1和一次电源信号2的状态到存储单元电路；当一次电源信号1和一次电源信号2超过规定数值时，控制单元FPGA向故障报警电路发送信息，通过通信接口电路将遥测状态发送出去。
电压基准信号是控制单元FPGA输出给D/A模块的，通过通信接口电路进行设置。
设备在轨发生故障时，根据记录的DC/DC1模块或者DC/DC2模块的电压和电流遥测变化信息，对故障能够准确定位，确认是否是电源模块故障。
对已经确认失效的DC/DC模块，自主采取预先设定的故障处理程序，及时进行故障隔离或者切机操作，避免由于处理延迟使得设备全部或部分损坏，避免故障扩散到其他星载设备。
如图3所示，将上述监视模块放到设备的电源板中，该电源板包括2个熔断器、2个互为备份的DC/DC模块、加断电/切换控制电路和二次电源模块。
2个DC/DC模块输出的电压给二次电源模块供电。
监视模块由设备外部的配电器直接供电。
一次电源信号1为100V的电流信号，经过电流传感器1生成+5V的电压，输出给比较电路1A/1B，控制单元FPGA输出+5V基准电压信号经过D/A后形成模拟信号也送给比较电路1A/1B，两路信号在此进行比较，得到比较结果1。
一次电源信号2为100V的电流信号，经过电流传感器2生成+5V的电压，输出给比较电路2A/2B，控制单元FPGA输出+5V基准电压信号经过D/A后形成模拟信号也送给比较电路2A/2B，两路信号在此进行比较，得到比较结果2。
如果一次电源信号1发生故障电压降低为50V，比较结果1出现错误，控制单元FPGA则输出使能和命令给控制指令生成电路，控制指令生成电路输出3个控制信号，经过指令驱动电路、隔离电路输出，断开DC/DC1模块，连接DC/DC2模块，选择DC/DC2模块作为设备的供电电源。
二次电源信号4经过遥测采集电路后送给比较电路；与该电流对应预先设置的电压基准信号经过D/A转换器进行数模转换后形成的模拟电压基准信号也送到比较电路，两路信号比较结果3送到控制单元FPGA；
遥测采集电路采集一次电源信号1、一次电源信号2和二次电源信号4，送给控制单元FPGA；
指令驱动电路输出的3个指令脉冲信号送给控制单元FPGA，输出的指令脉冲记录在存储单元电路中。
控制单元FPGA实时记录3个比较电路的结果，把结果送到存储单元电路保存。如果外部设备需要存储单元电路的数据，控制单元FPGA则通过通信接口电路将存储的实时电源比较结果、指令输出的记录送出去。
控制单元FPGA有三种判断DC/DC1模块故障的方法：比较结果1错误、比较结果3错误、比较结果1和比较结果3均错误。通过通信接口电路设置命令，让控制单元FPGA采用哪一种判断方法。
控制单元FPGA有三种判断DC/DC2模块故障的方法：比较结果2错误、比较结果3错误、比较结果2和比较结果3均错误。通过通信接口电路设置命令，让控制单元FPGA采用哪一种判断方法。
为了保证电源故障时异常数据能够正确写入存储单元电路，当采集的电压数值达到设定的阈值时，触发FPGA芯片写E2PROM存储器操作，利用供电电路上的去耦电容以及电路板上的其它负载形成一个储能库,储能库带的电量能够完成完整的故障记录。
在单板调试期间，设备加电时，多次测试上电电流数据，得到电流与上电时间关系曲线，并在该曲线设定一定的阈值范围。例如，在上电0.1秒时，电流平均值为0.01A，阈值范围为（-0.0005A，+0.0005A）。根据关系曲线生成上电时间与电流的对应表格。控制单元FPGA在上电阶段判读电流时，如果单次电流数据超出阈值范围，就剔出该数据。
控制单元FPGA采集DC/DC1和DC/DC2的电流和电压信号、及二次电源的电压信号。对于信号输入端进行适当滤波，其中小于1μS的毛刺不会产生任何误动作。同时FPGA也对采集的数据进行有效值判断，剔出无效数据。FPGA定期存储遥测信息。
监视模块定期存储采集的电压和电流的遥测信息。当采集遥测数据异常时，FPGA会自动改变存储数据的频率，保证异常时数据的有效性。采集的遥测数据会存储在非易失的E2PROM中。当存储器半满时会通过通信接口发送出去，或者当接收遥测数据回传指令时，发送到通信接口。为了保证数据的正确性，控制单元在存取数据时采用三取二比对的方式，同时在硬件上采取必要的抗辐照措施。
Claims (3)
1.一种电源故障自动诊断和自主切换的监视模块，其特征在于：该监视模块包括电流传感器、遥测采集电路、D/A转换器、比较电路、控制指令生成电路、指令驱动电路、隔离电路、控制单元FPGA、故障报警电路、通信接口电路和存储单元电路；
一次电源信号1经过电流传感器转变为电压信号送到比较电路，与该电流对应预先设置的电压基准信号经过D/A转换器进行数模转换后形成的模拟电压基准信号也送到比较电路，两路信号比较结果送到控制单元FPGA；
一次电源信号2经过电流传感器转变为电压信号送到比较电路，与该电流对应预先设置的电压基准信号经过D/A转换器进行数模转换后形成的模拟电压基准信号也送到比较电路，两路信号比较结果送到控制单元FPGA；
二次电源信号经过遥测采集电路后送给比较电路；与该电流对应预先设置的电压基准信号经过D/A转换器进行数模转换后形成的模拟电压基准信号也送到比较电路，两路信号比较结果送到控制单元FPGA；
遥测采集电路采集一次电源信号1、一次电源信号2和二次电源信号，送给控制单元FPGA；
控制单元FPGA判断一次电源信号故障时，发送使能控制和命令给控制指令生成电路，控制指令生成电路输出指令给指令驱动电路，经过隔离电路后切换互为备份的DC/DC1模块和DC/DC2模块；
控制单元FPGA实时记录一次电源信号1和一次电源信号2的状态到存储单元电路；
当一次电源信号1和一次电源信号2超过规定数值时，控制单元FPGA向故障报警电路发送信息，通过通信接口电路将遥测状态发送出去。
2.根据权利要求1所述的一种电源故障自动诊断和自主切换的监视模块，其特征在于：电压基准信号通过控制单元FPGA输出给D/A模块，并通过通信接口电路进行设置。
3.根据权利要求1所述的一种电源故障自动诊断和自主切换的监视模块，其特征在于：比较电路中含有主份电路和备份电路。
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105137365A (zh) * | 2015-08-31 | 2015-12-09 | 湖南省普安建设工程有限公司 | 三相电源监测系统及监测方法 |
| CN105730718A (zh) * | 2016-05-10 | 2016-07-06 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 航天器多功能结构锂电池系统电源管理单元 |
| CN105929337A (zh) * | 2016-05-10 | 2016-09-07 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 航天器多功能结构锂电池系统数据处理单元 |
| CN106850237A (zh) * | 2015-12-03 | 2017-06-13 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种有源以太网中终端电源的管理方法和装置 |
| CN107769365A (zh) * | 2017-09-25 | 2018-03-06 | 上海卫星工程研究所 | 可重构的卫星电子产品二次电源故障切换单元的控制系统 |
| CN109733615A (zh) * | 2018-12-07 | 2019-05-10 | 武汉航空仪表有限责任公司 | 一种飞机电加热除冰控制电路 |
| CN110825206A (zh) * | 2019-11-13 | 2020-02-21 | 沧州师范学院 | 一种计算机集成系统及故障自动切换方法 |
| CN112971970A (zh) * | 2021-02-09 | 2021-06-18 | 杭州堃博生物科技有限公司 | 注射泵控制方法、系统和注射泵 |
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Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105137365A (zh) * | 2015-08-31 | 2015-12-09 | 湖南省普安建设工程有限公司 | 三相电源监测系统及监测方法 |
| CN106850237A (zh) * | 2015-12-03 | 2017-06-13 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种有源以太网中终端电源的管理方法和装置 |
| CN105730718A (zh) * | 2016-05-10 | 2016-07-06 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 航天器多功能结构锂电池系统电源管理单元 |
| CN105929337A (zh) * | 2016-05-10 | 2016-09-07 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 航天器多功能结构锂电池系统数据处理单元 |
| CN105929337B (zh) * | 2016-05-10 | 2017-04-26 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 航天器多功能结构锂电池系统数据处理单元 |
| CN107769365A (zh) * | 2017-09-25 | 2018-03-06 | 上海卫星工程研究所 | 可重构的卫星电子产品二次电源故障切换单元的控制系统 |
| CN109733615A (zh) * | 2018-12-07 | 2019-05-10 | 武汉航空仪表有限责任公司 | 一种飞机电加热除冰控制电路 |
| CN109733615B (zh) * | 2018-12-07 | 2022-07-05 | 武汉航空仪表有限责任公司 | 一种飞机电加热除冰控制电路 |
| CN110825206A (zh) * | 2019-11-13 | 2020-02-21 | 沧州师范学院 | 一种计算机集成系统及故障自动切换方法 |
| CN110825206B (zh) * | 2019-11-13 | 2024-03-19 | 沧州师范学院 | 一种计算机集成系统及故障自动切换方法 |
| CN112971970A (zh) * | 2021-02-09 | 2021-06-18 | 杭州堃博生物科技有限公司 | 注射泵控制方法、系统和注射泵 |
| CN112971970B (zh) * | 2021-02-09 | 2022-08-12 | 杭州堃博生物科技有限公司 | 注射泵控制方法、系统和注射泵 |
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