一种具有限流功能的船用低压直流智能配电控制电路制造技术

本实用新型专利技术提供了一种具有限流功能的船用低压直流智能配电控制电路，其特征在于，包括数字控制电路及模拟控制电路，其中：数字控制电路为基于DSP的最小系统，实现正常通断控制、通讯、输入过欠压、过温及I2t反时限保护；模拟控制电路采用高速运放和逻辑器件，实现硬件限流和短路故障时的快速分断控制。本实用新型专利技术具有以下优势：状态识别精准，故障响应迅速，可实现大电流冲击和短路工况的智能区分，并可在微秒级做出判断，从而避免集中式供电系统母线电压发生跌落；采用I2t反时限分段保护，有效兼顾了设备的过载能力要求；具备自检、参数在线编程、故障隔离、信息传输、远程控制及复位等优越性能。越性能。越性能。

【技术实现步骤摘要】
一种具有限流功能的船用低压直流智能配电控制电路


[0001]本技术涉及一种具有限流功能的船用低压大功率直流智能配电控制电路，属于船用低压直流智能配电系统。

技术介绍

[0002]随着船舶系统自动化程度的不断提高，其对供配电质量、可靠性和容错能力等要求也越来越高，因此，必须采取合理有效的配电设计和保护：一方面，在冲击性负载启动时快速限流，避免集中式供电系统母线电压发生大幅跌落或出现配电支路误跳闸；另一方面，在发生故障时及时切除故障支路，确保故障不扩散、不蔓延，从而确保非故障系统的供电连续性。
[0003]目前，我国船舶领域广泛采用的配电器件仍然是熔断器、断路器、机电式热保护继电器、接触器等。基于这些传统配电器件的配电系统故障响应速度慢，且不具备限流功能，在共源负载出现大电流冲击或配电支路发生短路故障时，母线电压会大幅跌落，从而导致敏感性负载失电。此外，传统配电器件不具备对外通讯功能，致使监控系统无法获取配电支路运行状态及故障信息，从而增加了故障隔离及定位难度，且故障解除后需要人工闭合或更换，大大增加了管理和维护工程量，已不能满足船舶配电系统对信息化、数字化和智能化的要求。
[0004]船舶负载特性复杂，负载大小、位置及电缆走线多样，为避免出现误保护或母线电压跌落，必须做到状态识别精准、故障响应迅速，其动作时间必须严格控制在微秒级，因此，制定准确可靠的控制电路是直流智能配电设备的重中之重。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是：为直流智能配电设备制定准确可靠的控制电路。
[0006]为了达到上述目的，本技术的技术方案是提供了一种具有限流功能的船用低压直流智能配电控制电路，其特征在于，包括数字控制电路及模拟控制电路，其中：
[0007]数字控制电路为基于DSP的最小系统，其AD端口连接负载电流I
f
、直流智能配电设备输入电压V
in
和输出电压V
out
的采样调理信号，IO输入端口连接硬件故障反馈信号，IO输出端口连接正常通断控制电路；
[0008]模拟控制电路采用高速运放和逻辑器件，其输入端与负载电流硬件反馈信号及直流智能配电设备的输出电压反馈信号相连，输出端经由驱动电路连接功率 MOSFET的栅极；
[0009]优选地，所述模拟控制电路包括限流控制电路以及短路故障判断电路，其中：
[0010]限流控制电路的输入端连接所述负载电流硬件反馈信号以及参考电压，限流控制电路的输出端连接所述控制电压输出端口；
[0011]短路故障判断电路的输入端连接限流控制电路中调理电路的输出端以及所述直流智能配电设备的输出端，短路故障判断电路的输出端连接所述控制电压输出端口。
[0012]优选地，所述限流控制电路包括调理电路一、比例调节电路、固态开关Q1以及选通
二极管D1，其中：
[0013]调理电路一的输入端连接所述负载电流硬件反馈信号，由调理电路一对负载电流硬件反馈信号进行放大处理，调理电路一的输出端连接比例调节电路的一个输入端，比例调节电路的另一个输入端连接所述参考电压，比例调节电路的输出端经由固态开关Q1连接选通二极管D1的阴极，选通二极管D1的阳极连接所述控制电压输出端口。
[0014]优选地，所述调理电路一包括运算放大器U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4，运算放大器U1的反相输入端经由电阻R1接地，运算放大器U1的同相输入端经由电阻R2连接所述负载电流硬件反馈信号、并经由电阻R3接地，在运算放大器U1的反相输入端与输出端之间跨接电阻R4，运算放大器U1的输出端连接所述比例调节电路的一个输入端。
[0015]优选地，所述比例调节电路包括运算放大器U2、电阻R5、电阻R6、电阻 R7及电阻R8，运算放大器U2的反相输入端经由电阻R5连接所述运算放大器U1的输出端，运算放大器U2的同相输入端经由电阻R6连接所述参考电压、并经由电阻R7接地，在运算放大器U2的输出端与反相输入端之间跨接电阻R8，运算放大器U2的输出端连接所述固态开关Q1。
[0016]优选地，所述短路故障判断电路包括调理电路二、RC网络、调理电路三、比较器U5、选通二极管D2，其中：
[0017]调理电路二的输入端连接所述运算放大器U1的输出端，调理电路二的输出端连接RC网络，RC网络连接比较器U5的反相输入端；
[0018]调理电路三的输入端连接所述直流智能配电设备的输出端，调理电路三的输出端经由电阻R
16
连接比较器U5的同相输入端；
[0019]比较器U5的输出端连接选通二极管D2的阴极，选通二极管D2的阳极连接所述控制电压输出端口。
[0020]优选地，所述调理电路二包括运算放大器U3、电阻R9、电阻R
10
、电阻R
11
，运算放大器U3的反相输入端经由电阻R9接地，运算放大器U3的同相输入端经由电阻R
10
连接所述运算放大器U1的输出端，在运算放大器U3的输出端与反相输入端之间跨接电阻R
11
。
[0021]优选地，所述RC网络包括电阻R
12
及电容C1，电阻R
12
的一端连接所述运算放大器U3的输出端，电阻R
12
的另一端连接所述比较器U5的反相输入端及电容C1的一端，电容C1的另一端接地。
[0022]优选地，还包括固态开关Q2，所述电阻R
12
的另一端连接固态开关Q2的一端，固态开关Q2的另一端接地。
[0023]优选地，所述调理电路三包括运算放大器U4、电阻R
13
、电阻R
14
、电阻R
15
，运算放大器U4的反相输入端经由电阻R
13
接地，运算放大器U4的同相输入端经由电阻R
14
连接所述直流智能配电设备的输出端，在运算放大器U4的输出端与反相输入端之间跨接电阻R
15
，运算放大器U4的输出端经由电阻R
16
连接所述比较器U5的同相输入端。
[0024]本技术相较于现有技术，具有以下优势：
[0025](1)状态识别精准，故障响应迅速，可实现大电流冲击和短路工况的智能区分，并可在微秒级做出判断，从而避免集中式供电系统母线电压发生跌落；
[0026](2)采用I2t反时限分段保护，有效兼顾了设备的过载能力要求；
[0027](3)具备自检、参数在线编程、故障隔离、信息传输、远程控制及复位等优越性能。
[0028]将本技术应用于船舶领域，可以极大提高电力、动力等系统的供电保障能力，
并为配电系统负载智能化管理奠定基础，具有非常广阔的应用前景。
附图说明
[0029]图1为限流控制电路及短路故障判断电路原理图；
[0030]图2为功率MOSFET的转移特性曲线示意图；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有限流功能的船用低压直流智能配电控制电路，其特征在于，包括数字控制电路及模拟控制电路，其中：数字控制电路为基于DSP的最小系统，其AD端口连接负载电流If、直流智能配电设备输入电压V
in
和输出电压V
out
的采样调理信号，IO输入端口连接硬件故障反馈信号，IO输出端口连接正常通断控制电路；模拟控制电路采用高速运放和逻辑器件，其输入端与负载电流硬件反馈信号及直流智能配电设备的输出电压反馈信号相连，输出端经由驱动电路连接功率MOSFET的栅极；所述模拟控制电路包括限流控制电路以及短路故障判断电路，其中：限流控制电路的输入端连接所述负载电流硬件反馈信号以及参考电压，限流控制电路的输出端连接控制电压输出端口；短路故障判断电路的输入端连接限流控制电路中调理电路的输出端以及所述直流智能配电设备的输出端，短路故障判断电路的输出端连接控制电压输出端口；所述限流控制电路包括调理电路一、比例调节电路、固态开关Q1以及选通二极管D1，其中：调理电路一的输入端连接所述负载电流硬件反馈信号，由调理电路一对负载电流硬件反馈信号进行放大处理，调理电路一的输出端连接比例调节电路的一个输入端，比例调节电路的另一个输入端连接所述参考电压，比例调节电路的输出端经由固态开关Q1连接选通二极管D1的阴极，选通二极管D1的阳极连接所述控制电压输出端口；所述调理电路一包括运算放大器U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4，运算放大器U1的反相输入端经由电阻R1接地，运算放大器U1的同相输入端经由电阻R2连接所述负载电流硬件反馈信号、并经由电阻R3接地，在运算放大器U1的反相输入端与输出端之间跨接电阻R4，运算放大器U1的输出端连接所述比例调节电路的一个输入端；所述比例调节电路包括运算放大器U2、电阻R5、电阻R6、电阻R7及电阻R8，运算放大器U2的反相输入端经由电阻R5连接所述运算放大器U1的输出端，运算放大器U2的同相输入端经由电阻R6连接所述参考电压、并经由电阻R7接地，在运算放大器U2的输出端与反相输入端之间跨接电阻R8，运算放大器U2的输出端连接所述固态开关Q1；所述短路故障判断电路包...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨祯，章建峰，吴国栋，张艳军，戴训龙，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零四研究所，
类型：新型
国别省市：