[发明专利]一种固态功率控制器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明实施例涉及电子电路技术，尤其涉及一种固态功率控制器及其控制方法。

背景技术

传统的机电式配电系统在智能化、可靠性等方面已不能满足大规模分布式配电系统的需要，采用模块化固态配电技术是当前的发展趋势。基于固态配电技术和计算机综合控制技术的配电方式不仅可以实现电源系统高度自主运行，在电源系统局部出现故障时实现对系统的重构，还可以为系统的健康管理提供大量的有用信息，大大提高系统的可靠性。固态功率控制器(Solid State Power Controller，SSPC)作为用来代替继电器的转换功能和断路器的电路保护功能于一体的固态元器件，是与固态配电系统相配套的控制负载通断的开关装置。它不仅可以根据任务的需求实现对负载的通断控制，而且在负载或配电线路出现过流或短路等故障时可以迅速断开发生故障的负载电路部分，以实现电源的不中断供电，并为电源和配电系统提供全面保护。

传统的直流SSPC在配电功率回路发生短路故障而产生保护作用时或者在外接容性负载启动时，只是单纯的追求短路保护作用的速度和能够外接的容性负载的大小，而并未考虑短路保护过程中和带容性负载启动过程中的电流突变和电流冲击情况。配电回路在发生短路时或带有容性负载接通时，若电流冲击情况比较严重，容易对电源和配电回路上其他设备造成不良影响，同时较大的冲击电流也会对SSPC的功率开关器件的使用寿命产生影响。

发明内容

本发明实施例提供一种固态功率控制器及其控制方法，以实现在满足短路保护作用基础上减轻带容性负载启动的冲击电流对配电回路的影响。

第一方面，本发明实施例提供了一种固态功率控制器，包括功率电路和控制模块，所述功率电路设置为与负载串联，包括相互并联的第一功率回路和第二功率回路；其中，所述第一功率回路包括第一受控开关元件，所述第二功率回路包括相互串联的第二受控开关元件和限流电阻；

所述控制模块包括主控制电路、短路保护电路、受控开关元件驱动电路、电流电压采集电路和上位机通讯电路；

所述主控制电路分别与所述短路保护电路、所述电流电压采集电路和所述上位机通讯电路连接，所述短路保护电路、所述受控开关元件驱动电路和所述电流电压采集电路分别与所述功率电路连接；其中，所述受控开关元件驱动电路包括两个驱动支路，且两个所述驱动支路其一与所述第一受控开关元件连接，另一与所述第二受控开关元件连接；

所述主控制电路用于通过所述上位机通讯电路与上位机进行数据交换，通过所述电流电压采集电路获取所述负载两端的电压和所述负载中的电流，通过所述短路保护电路控制所述第一受控开关元件和所述第二受控开关元件的通断；

所述短路保护电路，用于当经所述功率回路输出至所述负载的电流超过预设电流值时，通过所述受控开关元件驱动电路关断所述第一受控开关元件和所述第二受控开关元件。

可选的，所述第一受控开关元件和所述第二受控开关元件均为金属氧化物半导体(metal oxide semiconductor，MOS)管。

可选的，所述受控开关元件驱动电路包括的两个所述驱动支路均为MOS管驱动电路。

可选的，所述上位机通讯电路为控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)通讯电路，用于所述主控制电路通过CAN通讯的方式与所述上位机交互数据。

可选的，所述主控制电路采用单片机作为数据处理芯片。

可选的，所述短路保护电路包括复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device，CPLD)控制电路和短路硬件保护电路；其中，所述短路硬件保护电路与所述功率电路连接，用于获取经所述功率回路输出至所述负载的电流并转换为短路保护信号传输至所述CPLD控制电路；所述CPLD控制电路与所述主控电路连接，用于根据所述短路保护信号或所述主控制电路发送的电路通断控制信号，通过所述受控开关元件驱动电路控制所述第一受控开关元件和所述第二受控开关元件的通断。

可选的，控制模块还包括：

电源电路，分别与所述主控制电路、所述短路保护电路和受控开关元件驱动电路连接，用于为所述主控制电路、所述短路保护电路和受控开关元件驱动电路供电。

第二方面，本发明实施例还提供了固态功率控制器控制方法，基于第一方面提供的固态功率控制器，包括：

当获取到的经功率回路输出至负载的电流超过预设电流时，关断第一功率回路和第二功率回路；

当获取到的输出电压大于预设电压，开通所述第二功率回路；