[发明专利]一种基于PWM闭环控制的全过程浪涌电流抑制通用化装置及控制方法

说明书

一种新型基于PWM闭环控制的全过程浪涌电流抑制通用化装置及控制方法，包括：DSP控制器、MOSFET管、ADC采样电路、采样电阻；采样电阻能够采集MOSFET管源极和漏极的电流；ADC采样电路，能够对采样电阻两端的电压进行实时采集；DSP控制器周期性读取时采集的结果，并根据采集的结果实现对MOSFET管源极和漏极的电流实时监控；当出现浪涌电流，能够通过调节DSP控制器自身产生的PWM输出信号的占空比，实现对MOSFET管栅极与源极电压差进行控制，用于实现对航天器上使用的复杂设备在初始上电及后续分步加电过程中产生的浪涌电流进行抑制。同时，本发明对于设备发生闩锁或其他故障导致短路时具有同样的保护作用。

技术领域

本发明涉及一种新型基于PWM闭环控制的全过程浪涌电流抑制通用化装置及控制方法，即一种浪涌电流抑制通用化装置，可以在航天飞行器、卫星设备等对一次母线保护要求比较高的场合应用；属于航空航天电气、精密仪器及控制技术领域。

背景技术

当前，为了提高一次电源输出功率，在空间站、货运飞船、卫星等功率密度比较高的航天飞行器中，一次母线均使用较高电压等级(100V)。在这种趋势的引领下，如何安全、可靠的使用一次母线为星上各单机设备供电，同时当负载设备发生闩锁故障或者意外短路时如何保护一次电源不受影响，从而保证整星、整站正常运转已经成为航天电气研究的热点之一。

随着货运飞船的成功发射、空间站即将发射升空，我国航天领域的整站、整船的设备数量和种类均较以往有较大幅度的增加。不同种类的设备根据使用需求往往加电时间不固定，并且其负载特性也是不一样的。甚至一些复杂的单机设备内部，根据自身功能需要也分模块进行加电。每一次加电瞬间，对应不同的负载特性都会产生不一样浪涌电流对一次母线造成冲击。除此之外，当航天设备发生闩锁故障等导致短路时，如果不采取保护措施也会对一次母线造成损害，甚至会损毁。

现今船上、星上设备使用的浪涌抑制电路多为无源的，通过模拟电路控制MOSFET软启动，从而达到固定单一的浪涌电流的抑制效果。各个单机设备使用的浪涌电流抑制电路的参数设计都不尽相同。此种电路在实际工程应用过程中发现RC参数不好选择，并且设计完成后不好进行更改。并且，对于有分部上电需求的复杂单机设备，当初始上电后MOSFET即已完全导通，当后续再有大负载瞬间开启时产生的浪涌电流会对一次母线造成损害，而此时MOSFET已完全开启，无法对浪涌电流进行抑制，传统的浪涌抑制电路此时已失效。

发明内容

本发明解决的技术问题为：克服现有技术不足，提供一种新型基于PWM闭环控制的全过程浪涌电流抑制通用化装置及控制方法，采用精确数字控制电路的形式替代传统模拟电路用于实现对航天器上使用的复杂设备在初始上电及后续分步加电过程中产生的浪涌电流进行抑制。同时，本发明对于设备发生闩锁或其他故障导致短路时具有同样的保护作用。除此之外，本发明可以大大简化船上星上设备的电路，并且可以成为独立的通用化使用的装置，实现星上设备浪涌电路通用化设计、数字化精确化设计。

本发明解决的技术方案为：一种新型基于PWM闭环控制的全过程浪涌电流抑制通用化装置，包括：DSP控制器、MOSFET管、ADC采样电路、采样电阻；

采样电阻能够采集MOSFET管源极和漏极的电流；

ADC采样电路，能够对采样电阻两端的电压进行实时采集；

DSP控制器周期性读取时采集的结果，并根据采集的结果实现对MOSFET管源极和漏极的电流实时监控；当出现浪涌电流，能够通过调节DSP控制器自身产生的PWM输出信号的占空比，实现对MOSFET管栅极与源极电压差进行控制，从而实现对电流的控制。

DSP控制器包括PWM模块、SPI接口，SPI接口实时读取ADC采样电路的采样结果，当采样电阻两端的电压大于等于设定的阈值，则调低DSP控制器自身产生的PWM输出信号的占空比，实现采样电阻上电流抑制；当采样电阻两端的电压小于设定的阈值，则表示采样电阻上电流正常，无需抑制。