CN105005007B - 一种冗余辅助电源***故障检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种冗余辅助电源***故障检测装置及方法，该装置包括并联的第一辅助电源、第二辅助电源，其特征在于：还包括第一温度采样单元、第二温度采样单元、检测控制单元以及一告警单元,通过检测第一辅助电源的散热***温度和第二辅助电源的散热***温度判断第一、第二辅助电源是否发生故障，检测装置简单、不用额外增加故障检测电路，只需通过检测控制单元实现；在故障检测方法中主要运用工作模式和电源板散热部件温度的关系进行检测，方法简单实用，尤其针对双电源供电的大功率电气设备***，提供进一步技术保障。
Description
技术领域
本发明涉及冗余辅助电源***，具体涉及一种冗余辅助电源***故障检测装置及方法。
背景技术
目前大功率电气设备（如大功率UPS供电设备）的辅助电源设计通常双电源备份设计，2个独立的完全相同的辅助电源输入并联，输出并联使用，目的是提高供电的可靠性，当一个辅助电源异常无法供电时，另外一个辅助电源还能继续工作，这就为大功率电气设备的辅助电源提供了双重保障；而辅助电源通常都是采用反激式AC/DC电路生成一组隔离的电源，例如+24V/0V或者+15V/0V，为了保证供电电压的稳定性，通常通过+24V或者+15V作为电压反馈控制，反馈给电源控制IC，例如3845等，输出并联实际是通过二极管相互隔离后并联到一起，此时并联后的电源还是+24V/0V或者+15V/0V，再由这些电源转换成其他一些电压等级的隔离或者非隔离电源供给UPS设备内部作为辅助电源使用，这样可以大大降低电源故障带来的损害；以每个辅助电源生成+24V/0V为例，在实际使用中由于元器件参数的离散型，虽然输出并联在一起，但是工作时只有一路辅助电源+24V/0V有功率输出，而另外一路辅助电源一直处于待机状态,当有功率输出的那组电源故障时，另外一组处于待机状态的+24V/0V立刻投入工作，实现辅助电源***的不间断供电，于是可以通过调节电压反馈参数可以使2组辅助电源的输出电压在小范围内变化，从而可以使2组电源切换工作，例如A组有功率输出、B组无功率输出切换为A组无功率输出、B组有功率输出；2组辅助电源切换工作，这样功率器件的使用情况基本趋于一致，提高使用寿命，减缓功率器件老化速度，减少故障概率的发生。
但是在切换工作工程中，控制***控制A路辅助电源处于工作，即输出功率，控制B路辅助电源处于待机状态，即无输出功率，但是如果A辅助电源已经损坏，无法提供功率输出，实际在工作的还是B路辅助电源，且无论如何控制都是B辅助电源在工作，此时需要能检测到A路电源故障并告警，告知用户及时更换A路电源。
现有技术对辅助电源故障的判断需要额外的电路，通常需要分别采样辅助电源A、辅助电源B的电流，成本较高。
发明内容
针对上述的分析阐述，为了进一步保证辅助电源***的可靠性、智能化，本发明设计了一种冗余辅助电源的故障检测装置及其方法，实时监测是否发生故障，以便可以及时告警。
本发明采用以下技术方案实现：一种冗余辅助电源***故障检测装置,包括并联的第一辅助电源、第二辅助电源，其特征在于：还包括第一温度采样单元、第二温度采样单元、检测控制单元以及一告警单元,所述第一温度采样单元用于采集第一辅助电源的散热***温度，并将采样得到的温度信号反馈至检测控制单元；所述第二温度采样单元用于采集第二辅助电源的散热***温度，并将采样得到的温度信号反馈至检测控制单元；所述告警单元用于第一辅助电源或第二辅助电源的故障告警，并将告警信息反馈至检测控制单元；所述检测控制单元用于控制第一辅助电源、第二辅助电源交替工作，并根据第一辅助电源的散热***温度、第二辅助电源的散热***温度判断第一辅助电源、第二辅助电源是否发生故障，当所述第一辅助电源或第二辅助电源发生故障，向所述告警单元发出告警信号。
在本发明一实施例中，所述检测控制单元用于控制第一辅助电源、第二辅助电源交替工作的实现方式为：调节第一辅助电源的输出电压高于第二辅助电源的输出电压，使第一辅助电源有功率输出处于工作状态，第二辅助电源处于待机状态；调节第二辅助电源的输出电压高于第一辅助电源的输出电压，使第二辅助电源有功率输出处于工作状态，第一辅助电源处于待机状态。
进一步的，调节第一辅助电源的输出电压高于第二辅助电源的输出电压通过所述检测控制单元控制第一辅助电源的电压环参考值大于第二辅助电源的电压环参考值实现；调节第二辅助电源的输出电压高于第一辅助电源的输出电压通过所述检测控制单元控制第一辅助电源的电压环参考值小于第二辅助电源的电压环参考值实现。
本发明还提供一种基于上述的冗余辅助电源***故障检测装置的故障检测方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：在当前工作周期，检测控制单元控制***进入第一模式工作状态，所述第一模式工作状态为控制第一辅助电源处于工作模式、第二辅助电源处于待机模式，第一模式工作状态工作一段时间后进入步骤S2；步骤S2：采集N点第一辅助电源散热***温度Ta1、Ta2…TaN以及N点第二辅助电源散热***温度Tb1、Tb2…TbN,并分别求出平均值TA、TB,其中，，N为自然数；步骤S3：判断TA-TB是否大于等于，若是则进入步骤S4，否则判断第一辅助电源故障，所述检测控制单元向告警单元发出告警信号，由告警单元进行故障告警, 为大于0的温度阈值；步骤S4：判断***是否处于第一模式工作状态，若是则转至步骤S5，否则转至步骤S2；步骤S5：进入下一个工作周期，检测控制单元控制***进入第二模式工作状态，所述第二模式工作状态为控制第一辅助电源处于待机模式、第二辅助电源处于工作模式，第模式工作状态工作一段时间后后进入步骤S6；步骤S6：采集N点第一辅助电源散热***温度Ta1、Ta2…TaN以及N点第二辅助电源散热***温度Tb1、Tb2…TbN,并分别求出平均值TA、TB,其中，，N为自然数；步骤S7：判断TB-TA是否大于等于,若是则进入步骤S8，否则判断第二辅助电源故障，所述检测控制单元向告警单元发出告警信号，由告警单元进行故障告警；为大于0的温度阈值；步骤S8：判断***是否处于第二模式工作状态，若是则转至步骤S1，否则转至步骤S6。
进一步的，第一模式工作状态工作一段时间为3-10min；
进一步的，第二模式工作状态工作一段时间为3-10min；
在本发明一实施例中，步骤S1中所述第一工作模式通过调节第一辅助电源的输出电压高于第二辅助电源的输出电压实现；步骤S5中，第二模式工作通过调节第二辅助电源的输出电压高于第一辅助电源的输出电压实现。
进一步的，调节第一辅助电源的输出电压高于第二辅助电源的输出电压通过控制单元控制第一辅助电源的电压环参考值大于第二辅助电源的电压环参考值实现；调节第二辅助电源的输出电压高于第一辅助电源的输出电压通过控制单元控制第一辅助电源的电压环参考值小于第一第二辅助电源的电压环参考值实现。
与现有技术相比，本发明一种冗余辅助电源***故障检测装置及方法的有益效果在于：通过检测第一辅助电源的散热***温度和第二辅助电源的散热***温度判断第一、第二辅助电源是否发生故障，检测装置简单、不用额外增加故障检测电路，只需通过检测控制单元实现；在故障检测方法中主要运用工作模式和电源板散热部件温度的关系进行检测，方法简单实用，尤其针对双电源供电的大功率电气设备***，提供进一步技术保障。
附图说明
图1为本发明的一种冗余辅助电源***故障检测装置原理框图。
图2为本发明的一种冗余辅助电源***故障检测方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
本发明提供了一种冗余辅助电源***故障检测装置,包括并联的第一辅助电源A、第二辅助电源B，其特征在于：还包括第一温度采样单元Ａ、第二温度采样单元B、检测控制单元以及一告警单元,所述第一温度采样单元A用于采集第一辅助电源A的散热***温度，并将采样得到的温度信号反馈至检测控制单元；所述第二温度采样单元B用于采集第二辅助电源B的散热***温度，并采样得到的温度信号反馈至检测控制单元；所述告警单元用于第一辅助电源A或第二辅助电源B的故障告警，并告警信号反馈至检测控制单元；所述检测控制单元用于控制第一辅助电源A、第二辅助电源B交替工作，根据第一辅助电源A的散热***温度、第二辅助电源B的散热***温度判断第一辅助电源A、第二辅助电源B是否发生故障，一旦第一辅助电源A、第二辅助电源B中其一发生故障，向告警单元发出告警信号。其装置原理图参见图1。
所述检测控制单元用于控制第一辅助电源A、第二辅助电源B交替工作，具体实现方式为：通过在一定范围内调节第一辅助电源A和第二辅助电源B的输出电压实现，调节第一辅助电源A的输出电压高于第二辅助电源B的输出电压，使第一辅助电源A有功率输出处于工作状态，而第二辅助电源B处于待机状态，调节第二辅助电源B的输出电压高于第一辅助电源A的输出电压，使第二辅助电源B有功率输出处于工作状态，而第一辅助电源A处于待机状态。
调节第一辅助电源A的输出电压高于第二辅助电源B的输出电压通过控制单元控制第一辅助电源A的电压环参考值大于第二辅助电源B的电压环参考值实现；调节第二辅助电源B的输出电压高于第一辅助电源A的输出电压通过控制单元控制第一辅助电源A的电压环参考值小于第二辅助电源B的电压环参考值实现；
本发明还提供一种冗余辅助电源***故障检测方法，故障检测方法的流程图参见图2。该方法包括以下步骤：步骤S1：在当前工作周期，检测控制单元控制***进入第一模式A工作状态，所述第一模式A工作状态为控制第一辅助电源A处于工作模式、第二辅助电源B处于待机模式，工作一段时间后进入步骤S2；步骤S2：采集N点第一辅助电源A散热***温度Ta1、Ta2…TaN以及N点第二辅助电源B散热***温度Tb1、Tb2…TbN,并分别求出平均值TA、TB,其，；步骤S3：判断TA-TB是否大于等于温度阈值，若是则进入步骤S04，否则判断第一辅助电源A故障，并告警；步骤S4：判断***是否处于第一模式A工作状态，若是则转至步骤S05，否则转至步骤S02；步骤S5：进入下一个工作周期，检测控制单元控制***进入第一模式B工作状态，所述第一模式A工作状态为控制第一辅助电源A处于待机模式、第二辅助电源B处于工作模式，工作一段时间后进入步骤S6；步骤S6，采集N点第一辅助电源A散热***温度Ta1、Ta2…TaN以及N点第二辅助电源B散热***温度Tb1、Tb2…TbN,并分别求出平均值TA、TB,其中，；步骤S7,判断TB-TA是否大于等于，若是则进入步骤S08，否则判断第二辅助电源B故障，并告警；步骤S8, 判断***是否处于第一模式B工作状态，若是则转至步骤S1，否则转至步骤S6 。其中为温度差阈值，为一设定值，可以根据实际需要进行调整。
步骤S1中，检测控制单元控制***进入第一模式A工作状态，所述第一模式A工作状态为控制第一辅助电源A处于工作模式、第二辅助电源B处于待机模式，具体实现方式为：调节第一辅助电源A的输出电压高于第二辅助电源B的输出电压是控制单元控制第一辅助电源A的电压环参考值大于第二辅助电源B的电压环参考值。
步骤S5中，检测控制单元控制***进入第一模式B工作状态，所述第一模式A工作状态为控制第一辅助电源A处于待机模式、第二辅助电源B处于工作模式，具体实现方式为：调节第二辅助电源B的输出电压高于第一辅助电源A的输出电压是控制单元控制第一辅助电源A的电压环参考值小于第一第二辅助电源B的电压环参考值。
较佳的检测控制单元采用MCU控制芯片或DSP控制***。
本发明工作原理为：由第一辅助电源A和第二辅助电源B的输出并联构成冗余电源备份，第一辅助电源A、第二辅助电源B交替工作，当一辅助电源出现故障（无功率输出），另一辅助电源自动为负载提供电源。当控制***进入第一模式A工作状态，所述第一模式A工作状态为控制第一辅助电源A处于工作模式、第二辅助电源B处于待机模式，工作一段时间，若第一辅助电源A正常（有功率输出）， 第一辅助电源A的温度缓慢上升，而第二辅助电源B的温度缓慢下降，则TA-TB≥；若第一辅助电源A异常（无功率输出），无论***如何控制工作模式，第二辅助电源B仍处于工作状态为负载供电，则第一辅助电源A的温度不会上升，而第二辅助电源B的温度仍维持一个较高的温度，TA-TB＜。当控制***进入第一模式B工作状态，所述第一模式B工作状态为控制第二辅助电源B处于工作模式、第一辅助电源A处于待机模式，工作一段时间，若第二辅助电源B正常（有功率输出）， 第二辅助电源B的温度缓慢上升，而第一辅助电源A的温度缓慢下降，则TB-TA≥；若第二辅助电源B异常（无功率输出），无论***如何控制工作模式，第一辅助电源A仍处于工作状态为负载供电，则第二辅助电源B的温度不会上升，而第一辅助电源A的温度仍维持一个较高的温度，TB-TA＜。
现有技术对辅助电源故障的判断需要额外的电路，成本较高，而本发明仅通过简单温度判断，即可识别故障，并产生告警，具备成本低、方法简单的特点。
本领域技术人员可以在不违背本发明的原理和实质的前提下对本具体实施例做出各种修改或补充或者采用类似的方式替代，但是这些改动均落入本发明的保护范围。因此本发明技术范围不局限于上述实施例。
Claims (8)
1.一种冗余辅助电源***故障检测装置,包括并联的第一辅助电源、第二辅助电源，其特征在于：还包括第一温度采样单元、第二温度采样单元、检测控制单元以及一告警单元,
所述第一温度采样单元用于采集第一辅助电源的散热***温度，并将采样得到的温度信号反馈至检测控制单元；
所述第二温度采样单元用于采集第二辅助电源的散热***温度，并将采样得到的温度信号反馈至检测控制单元；
所述告警单元用于第一辅助电源或第二辅助电源的故障告警，并将告警信息反馈至检测控制单元；
所述检测控制单元用于控制第一辅助电源、第二辅助电源交替工作，并根据第一辅助电源的散热***温度、第二辅助电源的散热***温度判断第一辅助电源、第二辅助电源是否发生故障，当所述第一辅助电源或第二辅助电源发生故障，向所述告警单元发出告警信号。
2.根据权利要求1所述的冗余辅助电源***故障检测装置，其特征在于：所述检测控制单元用于控制第一辅助电源、第二辅助电源交替工作的实现方式为：调节第一辅助电源的输出电压高于第二辅助电源的输出电压，使第一辅助电源有功率输出处于工作状态，第二辅助电源处于待机状态；调节第二辅助电源的输出电压高于第一辅助电源的输出电压，使第二辅助电源有功率输出处于工作状态，第一辅助电源处于待机状态。
3.根据权利要求2所述的冗余辅助电源***故障检测装置，其特征在于：调节第一辅助电源的输出电压高于第二辅助电源的输出电压通过所述检测控制单元控制第一辅助电源的电压环参考值大于第二辅助电源的电压环参考值实现；调节第二辅助电源的输出电压高于第一辅助电源的输出电压通过所述检测控制单元控制第一辅助电源的电压环参考值小于第二辅助电源的电压环参考值实现。
4.基于权利要求1所述的冗余辅助电源***故障检测装置的故障检测方法，其特征在于：包括以下步骤:
步骤S1：在当前工作周期，检测控制单元控制***进入第一模式工作状态，所述第一模式工作状态为控制第一辅助电源处于工作模式、第二辅助电源处于待机模式，第一模式工作状态工作一段时间后进入步骤S2；
步骤S2：采集N点第一辅助电源散热***温度Ta1、Ta2…TaN以及N点第二辅助电源散热***温度Tb1、Tb2…TbN,并分别求出平均值TA、TB,其中，，N为自然数；
步骤S3：判断TA-TB是否大于等于，若是则进入步骤S4，否则判断第一辅助电源故障，所述检测控制单元向告警单元发出告警信号，由告警单元进行故障告警, 为大于0的温度阈值；
步骤S4：判断***是否处于第一模式工作状态，若是则转至步骤S5，否则转至步骤S2；
步骤S5：进入下一个工作周期，检测控制单元控制***进入第二模式工作状态，所述第二模式工作状态为控制第一辅助电源处于待机模式、第二辅助电源处于工作模式，第二模式工作状态工作一段时间后进入步骤S6；
步骤S6：采集N点第一辅助电源散热***温度Ta1、Ta2…TaN以及N点第二辅助电源散热***温度Tb1、Tb2…TbN,并分别求出平均值TA、TB,其中，，N为自然数；
步骤S7：判断TB-TA是否大于等于,若是则进入步骤S8，否则判断第二辅助电源故障，所述检测控制单元向告警单元发出告警信号，由告警单元进行故障告警；为大于0的温度阈值；
步骤S8：判断***是否处于第二模式工作状态，若是则转至步骤S1，否则转至步骤S6。
5.根据权利要求4所述的冗余辅助电源***故障检测装置的故障检测方法，其特征在于：步骤S1中所述第一模式工作状态通过调节第一辅助电源的输出电压高于第二辅助电源的输出电压实现；步骤S5中，第二模式工作状态通过调节第二辅助电源的输出电压高于第一辅助电源的输出电压实现。
6.根据权利要求4所述的冗余辅助电源***故障检测装置的故障检测方法，其特征在于：所述的第一模式工作状态工作一段时间为3-10min。
7.根据权利要求4所述的冗余辅助电源***故障检测装置的故障检测方法，其特征在于：所述的第二模式工作状态工作一段时间为3-10min。
8.根据权利要求5所述的冗余辅助电源***故障检测装置的故障检测方法，其特征在于：调节第一辅助电源的输出电压高于第二辅助电源的输出电压通过控制单元控制第一辅助电源的电压环参考值大于第二辅助电源的电压环参考值实现；
调节第二辅助电源的输出电压高于第一辅助电源的输出电压通过控制单元控制第一辅助电源的电压环参考值小于第一第二辅助电源的电压环参考值实现。
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