智能配电设备的设计.pdf
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1、182023年第2 期与车辆移动电源智能配电设备的设计李绍民,邹加壮,赖厚川,贺廿六,周欣沂,王率军,雷晗(西南技术物理研究所,成都,6 10 0 41)摘要:为了满足对系统各个设备的配电控制与管理,设计了一种将设备电源启动、电源分配、设备状态显示以及控制功能规划为配电控制部件、配电执行部件和配电面板三个单体实现的智能配电设备。该智能配电设备采用功能全面的智能控制系统,实现了设备分时/分流受控输出、直流输出过压/过流保护和交流输入过欠压/输出过流保护等功能;采用多路并网控制,通过以太网与指控分系统通讯,可实时上报设备状态和故障信息,并且具有数据存储功能,可通过上位机实现数据分析。关键词:智能;
2、配电设备;配电控制部件;配电执行部件;配电面板Doi:10.3969/j.issn.1003-4250.2023.02.005中图分类号:TM64文献标志码:A文章编号:10 0 3-42 50(2 0 2 3)0 2-0 0 18-0 61引言随着经济和社会的发展,对于安全、可靠、高效智能化的配电设备引得持续关注。使得军工配电系统的设计向着通用化、系列化、组合化的方向发展 。传统配电箱为设备提供电能的配电与控制装置,主要具有配电、短路及过载保护、简单的开关控制等功能 2 。智能用电作为电力“发、输、调、变、配、用”的重要环节,是智能配电技术的重要组成部分。智能配电设备应当具有电能数据采集测量
3、、远程控制能力、简洁的操作界面等功能 3 。本文设计了一款符合智能配电要求的智能配电设备,实现了智能配电设备的通用化、系列化、组合化 41-6 1,满足智能化时代的配电需求。2智能配电设备设计要求2.1智能配电设备技术参数要求智能配电设备技术参数见表1。表1智能配电设备技术参数技术名称单位技术参数工作环境温度-40+55表1智能配电设备技术参数(续)技术名称单位技术参数贮存环境温度-45+65交流电压V220频率Hz50直流电压V28底盘电池电压V242.2智能配电设备性能指标要求智能配电设备由配电控制部件、配电执行部件和配电面板组成,见图1。智能配电设备是集电源分配、控制及管理为一体的智能配
4、电控制系统,将交流AC220V、直流DC28V输入分配给各用电设备,满足系统要求,性能指标见表2。智能配电设备配电控制配电执行配电部件部件面板图1智能配电设备组成框图19移动电源与车辆2023年第2 期表2智能配电设备性能指标用电设备电源要求功率驾驶室空调AC220V/50Hz额定2 kW驾驶室插座AC220V/50Hz额定2 kW方舱电气AC220V/50Hz额定2 kW方舱空调AC220V/50Hz额定5kW控制设备AC220V/50Hz额定1kW电控柜AC220V/50Hz额定3.5kW额定1kW转接板AC220V/50Hz额定1kW额定1.4kW控制箱AC220V/50Hz额定8 kW
5、制氮机AC220V/50Hz额定3 kW备用AC220V/50Hz额定1kWVPX机箱DC28V额定3 0 0 W主显示控制DC28V额定150 W副显示控制DC28V额定150 W辅助显示屏DC28V额定12 0 W驾驶舱交换机DC28V额定10 0 W视频监控DC28V额定10 0 W备用DC28V额定3 0 0 W控制箱DC28V额定6 50 W额定2 50 W额定2 0 0 W转接板DC28V额定10 0 W额定2 2 0 W设备舱交换机DC28V额定10 0 W惯导DC28V额定10 0 W电源管理组件DC24V额定50 0 W备用DC28V额定3 0 0 W3智能配电设备设计3.1
6、智能配电设备设计方案智能配电设备三维图如图2、图3、图4所示,由配电控制部件、配电执行部件、配电面板组成。其中配电控制部件尺寸不小于40 0 mm250mm200mm(宽深高);配电执行部件尺寸不小于500mm250mm350mm(宽高深);配电面板尺寸不小于2 3 0 mm220mm60mm(宽高深);主要由前面板、箱体、盖板、底板、电器元件以及箱体配套件组成,前面板、盖板、底板以及支脚均采用铝板加工,箱体采用不锈钢焊接而成,各部分间使用不锈钢紧固件连接紧固。智能配电设备由配电控制部件、配电执行部件以及配电面板组成,是系统供电控制和分配的主要设备。配电执行部件将底盘电池DC24V电源供电给电
7、源管理组件,电源管理组件得电控制电源组合输出2 kW/DC28V和15kW/AC220V供电给配电执行部件,配电执行部件分配电源给相应设备,配电执行部件内部电源变化产生直流DC26V/DC24V控制电,为内部模块提供控制电同时为配电控制部件、配电面板提供控制电。配电控制部件将来自配电执行部件的交、直流电分配给驾驶室用电设备,接收、显示来自配电执行部件各用电设备状态运行信息以及配电面板设备开关状态信息;对外通讯通过以太网接口将状态信息上报给交换机,同时接收上位控制指令。配电执行部件、配电控制部件与配电面板之间内部通过CAN总线通信,配电执行部件、配电面板将运行信息上传至配电控制部件,配电控制部件
8、实现系统运行的集中管理,具有系统运行信息的显示、用电设备的配电控制、故障提示及故障复位等功能,可直观了解各设备用电使用状态及远控制功能。图2 配电控制部件三维示意图202023年第2 期移动电源与车辆80000008000000图3 配电执行部件三维示意图000000图4配电面板三维示意图3.2智能配电设备控制部件设计方案配电控制部件主要由显示控制模块、交流配电模块、过压吸收模块、智能功率模块、数据采集模块、接触器、开关、电连接器等组成,配电控制部件组成框图如图5所示。配电控制部件显示控制制模块交流配电模块过压吸收模块智能功率模块数据采集模块接触器开关电连接器图5配电控制部件组成框图TZ322
9、:336交洗配电模块A1XS011T2K1XS10交流输入空调3K/AC220V2插座:Y50DP-1203ZX10新座:Y50DP-1203ZJ10A26-40-00XS11插座XS03五孔10 A新座DC2SYXS02VPX机箱300V直流输入电压XS04插座:Y50DP-1202Z101KW/DC28V车长显示操控折座:Y50DP-1204ZJ10智能功率模块150W12TZP28PC()-15XS05插座:Y50P-0804ZX10过压吸收模块TZOVAM(O-28YA2炮手显示操控150V与配电执行部件插度:Y50P-080410XS12(CAN/DC26YXS06通信接口1轴助显示
10、屏CANO新座:Y50EP-1007Z10120V与配电面板C26YXS13(CAN/DC26V)插座:Y50P-0802Z10曼示电压XS07通信接口2控制交换机插座:YSOEP-1007ZX10模块显示屏100W数据采集模块CAN2智能功率模块数据导出2122.1017DC26Y蜂鸣馨TZP28PC()-15 XS08新崖:Y50P-0804Z101(网口插座:Ym120P01S1视频监控指示灯A3XS14100W上位机通讯备用XS09 折室:Y5OP-08042101折座:nT16P12Z1B12(C2)备用升级测试饨上电300新座:Y50ODP-1202Z10图6配电控制部件原理框图配
11、电执行部件通过通讯互联接口与配电控制部件进行CAN通讯、DC26V控制电互联CAN通讯互联为设备间建立通讯通道;DC26V控制电互联为配电执行部件内部交流配电模块、IO扩展板、显示控制模块、智能功率模块、过压吸收模块以及数据采集模块提供控制电;配电控制模块获得控制电工作后,交流输入接入配电控制部件,显示控制模块控制交流配电模块执行触器吸合配电给空调、壁插。直流输入接入配电控制部件,显示控制模块控制智能功率模块将直流输入DC28V电源分配给VPX机箱、车长显示操控、炮手显示操控、辅助显示屏、交换机、视频监控、备用。数据采集模块通过CAN总线与显示控制模块互联,采集、记录存储智能配电设备各路设备配
12、电运行状态信息。从而完成对整个配电设备的控制着目的。交流配电模块A1具有电流采样功能,当输出电流高于过流保护值时(过流保护值为设备额定电流1.5倍,保护时间2 s,保护值适应性可设),交流配电模块关断接触器,实现交流输出过流保护功能;智能功率模块设计有电压采样电路,当采样电压高于设定值时,模块内部主控单元控制MOS管断开,实现过压保护功能;智能功率模块具有输出与车辆21移动电源2023年第2 期过流采样电路,当采样电流高于设定值时(过流保护值为设备额定电流1.5倍,保护时间2 s,保护值适应性可设),智能功率模块主控单元控制MOS管断开,实现过流保护功能。此外配电控制部件通过CAN总线与配电执
13、行部件、配电面板互联通信,监测各单体运行状态,输出设备加电状态,并将运行状态信息、输出设备加电状态信息在液晶显示屏中显示,通过显示屏操作按键可查看各分机以及各输出设备运行信息。配电控制部件原理如图6 所示。3.3智能配电设备执行部件技术方案设计配电执行部件主要由智能配电控制模块、交流配电模块、辅助电源模块、过压吸收模块、智能功率模块、IO扩展板、接触器、固态继电器、断路器、开关、电连接器等组成。配电执行部件的组成框图如图7 所示,原理框图如图8 所示。配电执行模块智能配电控制模块交流配电模块辅助电源模块过压吸收模块智能功率模块固态继电联10扩展板接触器电连接器断开路关器器图7配电执行部件组成框
14、图3T1-40.0/156-16018-L3-C1-0-1-H1T35C26A2智能配电器T1S21随信快口1(1/0 C24m)控制模块IS11跟踪雷达插座:Y50BP-1007ZK10TZ-1604L2(2)饮牌米灯(1kW)C267A15A3插座:Y50DP-1606ZK101S22远翟启动XS11-5.a)搜索雷达插座:Y50P-0802ZK10XS11-600XS03(1.4kW)底盘电池输入K111-1a)500W/DC24VCANODC26Y照明器1插座:Y50DP-1202ZJ10CANO1kW/AC220VXSOSDC26电源管理XS13文此配电换桃500W/DC24VXS1
15、3-1C)激光控制插座:Y50DP-1202ZK1011m1121.109(1kW)A14A9S19插座:Y50DP-1203ZK10IV10扩展板配电开关XS19-1C交流备用1kW/AC220V191516000125-L来A1-00插座:Y50DP-1203ZK10A5T2史波配电模换KIT23.222.336国K5XS04T2104-0-30A1QP1S15交流输入L1NN展数设备15KW/AC220V(8kW)83T1-4.0/250-16013-4-C1-0-HT35诚助电源换723.314.630插座:Y50DP-1804ZJ104插座Y50DP-1403ZK10DC26Y交流接
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