CN113629812A - 一种带储能稳压的配电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种带储能稳压的配电装置，包括储能电路、稳压电路、控制电路、配电电路和监测电路，储能电路设置端口与外部直流发电机的输出端电性连接，储存来自直流发电机的电能，并经稳压电路、配电电路后向用电设备供电，稳压电路同时向控制电路供电，控制电路接入配电电路，监测电路设置在配电电路与用电设备之间的供电线路上，监测电路采集电流数据并转化为电压信号反馈给控制电路，控制电路根据电压情况控制配电电路的通断。本发明提供了一种带储能稳压的配电装置，满足了航天器中用电设备在启动时电能需求大，而启动后正常工作时电能使用降低的波动需求，运行高效，节约能源。

Description

一种带储能稳压的配电装置
技术领域
本发明属于配电装置技术领域，具体涉及一种带储能稳压的配电装置。
背景技术
在航天设备中的供电通常是由发电机提供的，且发电机输出的电能是一定的。当航天设备中的各种用电设备同时启动时，启动需要的电能比发电机输出的电能要大，导致用电设备无法正常启动工作，常规的方法是增大发动机的输出功率，由于很多用电设备在启动时电能大，工作正常后电能使用会减少，这样当用电设备工作正常后，发电机就不能高效运行，导致能源浪费。而现在航天设备都在往小型化，集成化、经济化方向发展，增大发动机输出功率是不能满足现在的发展。如公开号为CN202495807U的中国专利提供一种用于配电网络的远程集中测控***。其包括：控制主站、综合控制柜、现场测控部和非电量采集部；控制主站通过数据通讯网络与多个设置在远端配电站内的综合控制柜相连接；综合控制柜分别与现场测控部和非电量采集部相连接；现场测控部由配电站内各开关柜内部的测量回路和控制回路构成；非电量采集部主要由多个测温模块构成。本发明提供的用于配电网络的远程集中测控***是10kV变电站的智能控制单元，适用于配电室、环网柜和开闭所等多回路集中监控的应用场合，可通过光纤、无线、有线等信道与配电自动化***的子站、主站配合，实现对配电线路的运行状态监控、故障识别和隔离、自动恢复供电等自动化功能，但其监控设备众多，占用空间大，不适用于航天设备小型化，集成化的发展需求。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种带储能稳压的配电装置，满足了航天器中用电设备在启动时电能需求大，而启动后正常工作时电能使用降低的波动需求，运行高效，节约能源。
本发明通过以下技术方案得以实现：
一种带储能稳压的配电装置，包括储能电路、稳压电路、控制电路、配电电路和监测电路，储能电路设置端口与外部直流发电机的输出端电性连接，储存来自直流发电机的电能，并经稳压电路、配电电路后向用电设备供电，稳压电路同时向控制电路供电，控制电路接入配电电路，监测电路设置在配电电路与用电设备之间的供电线路上，监测电路采集电流数据并转化为电压信号反馈给控制电路，控制电路根据电压情况控制配电电路的通断。
所述储能电路包括二极管和若干超级电容器，若干超级电容器并联后在输入端串联二极管。所述储能电路中的电容充满电后，不再工作，当用电设备启动时，发电机发出的电能不能满足用电设备时，储能电路中的超级电容器开始放电，提供用电设备使用，随着用电设备工作正常后，使用电能减少，超级电容器开始充电，直到冲满为止。所述储能电路实现直流发电机母线电压瞬时供电，当母线受用电设备电压波动，低于正常供电电压时，超级电容器瞬间释放同等供电的能量，抑制了母线电压下跌；当输入电压波动高于正常电压时，超级电容器瞬间充电，抑制了母线电压上升；增加了电压稳定性。
所述二极管的正极与储能电路输入端的正极连接，二极管的负极与超级电容器的正极连接。二极管单向导通，若电源极性接正时电路正常工作，若电源极性接反，二极管反偏截止，此时二极管如同一个断开的开关，从而保护了电路上的元器件不会损坏。
所述稳压电路包括DC/DC模块，DC/DC模块对输入电压进行稳压后输出给控制电路、配电电路和监测电路，稳压电路中DC/DC模块将对输入电压进行稳压，输出需要的电压，具有体积小，功率密度大，抗干扰能力强，稳定性好，性能优越的特点。稳压电路具有输入防反接、掉电保持、输入欠压维持、输入掉电泄放、输入过压浪涌抑制、输入尖峰抑制、输出过流过压保护、短路保护、输出欠压检测、过温保护、输出故障指示灯功能。
所述控制电路包括晶振电路和MCU处理器，晶振电路输出端接入MCU处理器，为MCU处理器提供***时钟，MCU处理器采集来自监测电路的电压信号，MCU处理器的控制输出端接入配电电路，控制配电电路的通断。按照用电设备的使用要求及时序，控制配电电路的打开或关断，配电电路接收控制电路的命令，打开或关断响应开关，输出或关闭电能。
所述监测电路包括电流传感器和AD采集，电流传感器采集配电电路中的电流，得到一个模拟电压信号，通过AD采集后输出八路数字信号给MCU处理器进行运算。
所述配电电路包括若干组控制电路，每组控制电路包括电阻器、三极管、继电器，MCU处理器的控制信号经电阻器后接入三极管的基极，三极管的集电极与继电器的线圈电路相连后接入电源正极，三极管的发射极与电源负极连接，继电器的输出引脚端接入用电设备的供电线路。三极管的基极接收来着MCU处理器的控制信号，控制三极管基级和发射级之间的电压，来控制集电极和发射级导通与关断从而来控制继电器的线圈导通与关断，进而控制用电设备的导通与关断。配电电路接收控制电路的指令，打开或关断响应开关，输出或关闭电能。
所述MCU处理器中预设用电设备正常工作时的电流值对应的电压信号值，当任意一组控制电路中电流过大，超过设定值时，MCU处理器发出关断指令，控制继电器关断，当电流下降到设定值以下时，MCU处理器发出闭合指令，控制继电器打开。
本发明的有益效果在于：
与现有技术相比，通过设置超级电容进行供能二次分配，保证供能稳定且效益最大化，通过监控各组控制电路的电流，控制配电电路通断，保障用电设备在工作电流下运行，实现智能配电，满足了航天器中用电设备在启动时电能需求大，而启动后正常工作时电能使用降低的波动需求，保障用电设备及发电机运行高效，节约能源。
附图说明
图1是本发明的原理框图；
图2是本发明中储能电路原理图；
图3是本发明中稳压电路原理图；
图4是本发明中控制电路原理图；
图5是本发明中配电电路原理图；
图6是本发明中监测电路原理图。
图中：1-储能电路，2-稳压电路，3-控制电路，4-配电电路，5-监测电路，11-二极管，12-超级电容器，21-DC/DC模块，31-晶振电路，32-MCU处理器，41-电阻器，42-三极管，43-继电器，51-电流传感器，52-AD采集。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1所示，本发明所述的一种带储能稳压的配电装置，其特征在于，它是由储能电路1、稳压电路2、控制电路3、配电电路4和监测电路5组成。
如图2所示，储能电路1将外部直流发电机发出的电传输到储能电路1中，储能电路1进行电能存储再输出到稳压电路2中。所述储能电路包括二极管11和若干超级电容器12，若干超级电容器12并联后在输入端串联二极管11。所述二极管11的正极与储能电路输入端的正极连接，二极管11的负极与超级电容器12的正极连接。二极管11单向导通，若电源极性接正时电路正常工作，若电源极性接反，二极管11反偏截止，此时二极管11如同一个断开的开关，从而保护了电路上的元器件不会损坏。储能电路1实现直流发电机母线电压瞬时供电，当母线受用电设备电压波动，低于正常供电电压时，超级电容器12瞬间释放同等供电的能量，抑制了母线电压下跌；当输入电压波动高于正常电压时，超级电容器12瞬间充电，抑制了母线电压上升；增加了电压稳定性。
如图3所示，稳压电路2将对输入电压进行稳压输出给控制电路3、配电电路4和监测电路5，稳压电路2中DC/DC模块21将对输入电压进行稳压，输出需要的电压，具有体积小，功率密度大，抗干扰能力强，稳定性好，性能优越的特点。稳压电路2具有输入防反接、掉电保持、输入欠压维持、输入掉电泄放、输入过压浪涌抑制、输入尖峰抑制、输出过流过压保护、短路保护、输出欠压检测、过温保护、输出故障指示灯功能。
如图4所示，控制电路3包括晶振电路31和MCU处理器32，晶振电路31输出端接入MCU处理器32，将按照用电设备的使用要求及时序，控制配电电路4的打开或关断，配电电路4接收控制电路3的命令，打开或关断响应开关，输出或关闭电能。
如图5所示，配电电路4包括若干组控制电路，每组控制电路包括电阻器41、三极管42、继电器43，控制电路的控制输出端、电阻器41和三极管42的基极依次串联，三极管42的集电极与继电器的线圈电路相连后接入电源正极，三极管42的发射极与电源负极连接，继电器43的输出引脚端接入用电设备的配电线，三极管42的基极串联电阻器41接收来着MCU处理器32的控制信号，控制三极管42基级和发射级之间的电压，来控制集电极和发射级导通与关断从而来控制继电器43的导通与关断。配电电路4接收控制电路3的指令，打开或关断响应开关，输出或关闭电能。
如图6所示，监测电路由电流传感器、AD采集组成，电流传感器采集配电电路中的电流，得到一个模拟电压，通过AD采集后输出8路数字信号给MCU处理器进行运算。
储能电路1中的电容充满电后，不再工作，当用电设备启动时，发电机发出的电能不能满足用电设备时，储能电路1中的超级电容器12开始放电，提供用电设备使用，随着用电设备工作正常后，使用电能减少，超级电容器12开始充电，直到冲满为止。
晶振电路31为MCU处理器32提供***时钟，MCU处理器32接收监测电路的电压信号，通过运算后产生多组控制信号，控制***电能分配各继电器43，控制电路3主要采用一个控制芯片，按照用电设备的使用要求及时序，输出响应的打开或关断指令。MCU处理器32中预设用电设备正常工作时的电流值对应的电压信号值，当任意一组电路电流过大，超过设定值时，MCU处理器32发出关断指令，控制继电器关断，当电流下降到设定值以下时，MCU处理器发出闭合指令，控制继电器打开，实现智能配电。
本发明提供的一种带储能稳压的配电装置，通过设置超级电容进行供能二次分配，保证供能稳定且效益最大化，通过监控各组控制电路的电流，控制配电电路通断，保障用电设备在工作电流下运行，实现智能配电，满足了航天器中用电设备在启动时电能需求大，而启动后正常工作时电能使用降低的波动需求，保障用电设备及发电机运行高效，节约能源。

Claims (8)

1.一种带储能稳压的配电装置，其特征在于：包括储能电路(1)、稳压电路(2)、控制电路(3)、配电电路(4)和监测电路(5)，储能电路(1)设置端口与外部直流发电机的输出端电性连接，储存来自直流发电机的电能，并经稳压电路(2)、配电电路(4)后向用电设备供电，稳压电路(2)同时向控制电路(3)供电，控制电路(3)接入配电电路(4)，监测电路(5)设置在配电电路(4)与用电设备之间的供电线路上，监测电路(5)采集电流数据并转化为电压信号反馈给控制电路(3)，控制电路(3)根据电压情况控制配电电路(4)的通断。
2.如权利要求1所述的一种带储能稳压的配电装置，其特征在于：所述储能电路(1)包括二极管(11)和若干超级电容器(12)，若干超级电容器(12)并联后在输入端串联二极管(11)。
3.如权利要求2所述的一种带储能稳压的配电装置，其特征在于：所述二极管(11)的正极与储能电路(1)输入端的正极连接，二极管(11)的负极与超级电容器(12)的正极连接。
4.如权利要求1所述的一种带储能稳压的配电装置，其特征在于：所述稳压电路(2)包括DC/DC模块(21)，DC/DC模块(21)对输入电压进行稳压后输出给控制电路(3)、配电电路(4)和监测电路(5)。
5.如权利要求1所述的一种带储能稳压的配电装置，其特征在于：所述控制电路(3)包括晶振电路(31)和MCU处理器(32)，晶振电路(31)输出端接入MCU处理器(32)，为MCU处理器(32)提供***时钟，MCU处理器(32)采集来自监测电路(5)的电压信号，MCU处理器(32)的控制输出端接入配电电路(4)，控制配电电路(4)的通断。
6.如权利要求5所述的一种带储能稳压的配电装置，其特征在于：所述监测电路(5)包括电流传感器(51)和AD采集(52)，电流传感器(51)采集配电电路(4)中的电流，得到一个模拟电压信号，通过AD采集(52)后输出八路数字信号给MCU处理器(32)进行运算。
7.如权利要求5所述的一种带储能稳压的配电装置，其特征在于：所述配电电路(4)包括若干组控制电路，每组控制电路包括电阻器(41)、三极管(42)、继电器(43)，MCU处理器(32)的控制信号经电阻器(41)后接入三极管(42)的基极，三极管(42)的集电极与继电器(43)的线圈电路相连后接入电源正极，三极管(42)的发射极与电源负极连接，继电器(43)的输出引脚端接入用电设备的供电线路。
8.如权利要求7所述的一种带储能稳压的配电装置，其特征在于：所述MCU处理器(32)中预设用电设备正常工作时的电流值对应的电压信号值，当任意一组控制电路中电流过大，超过设定值时，MCU处理器(32)发出关断指令，控制继电器(43)关断，当电流下降到设定值以下时，MCU处理器(32)发出闭合指令，控制继电器(43)打开。
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