[发明专利]用于直流固态功率控制器的容性负载与负载短路识别方法

说明书

本发明涉及用于直流固态功率控制器的容性负载与负载短路识别系统及方法，包含有，单片机、逻辑单元、硬件比较电路、主回路、限流回路、采样电阻、续流二极管及负载，其中，主回路由一只增强型金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET1构成，限流回路由一只增强型金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET2及一只限流电阻构成，主回路与限流回路中的增强型金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET共同构成直流固态功率开关。根据容性负载启动时与负载短路时的电流特征，对主回路与限流电路进行切换控制，实现大容值容性负载的通断控制及短路保护功能。

技术领域

本发明涉及一种用于直流固态功率控制器的容性负载与负载短路识别方法。

背景技术

随着电力电子技术的发展，飞机逐渐向多电、全电飞机方向发展。采用多电方式设计的飞机具有飞机重量轻、能源利用率高、系统可靠性高、保障需求低、自检测功能强大等极大的性能和功能优势，同时飞机的内部布局设计可以得到大大简化。其核心原理和技术包含了高压直流发电技术、分布式智能配电技术、大功率电力作动技术等。

分布式智能配电技术的应用对于多电飞机的的发展具有十分重要的意义，其技术发展水平关系到多电飞机电气系统工作的最终性能和功能。分布式智能配电系统采用了固态功率控制器（SSPC）进行负载用电管理，具有机载电能源自动管理的能力。分布式配电技术采用高速率总线控制方式代替传统配电方系统中的离散控制信号线，经固态功率控制器对用电设备进行供电控制和保护，由于多电飞机的系统构成绝大部分采用电力作为驱动，代替了传统的液压、气动等能源设备。随着多电飞机的发展，机载设备的负载类型也越来越复杂，因此对固态功率控制器的负载适应性的提出了更高的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于直流固态功率控制器的容性负载与负载短路识别系统及方法，实现分布式智能配电中大容性负载的供电控制与保护。

传统直流固态功率控制器的功率电路控制中，为了满足直流固态功率控制器的负载兼容性要求以及减少负载开通关断时产生的电磁干扰，通常采用慢开通慢关断的软开关技术实现负载的通断控制。慢开通用于容性负载的开通，慢关断用于感性负载的关断。采用这种控制方式，直流固态功率控制器的容性负载带载能力取决于功率管开通时间。由于在功率管开通和关断过程中，功率管处于半导通状态，存在较大开关损耗。因此对功率管的要求比较高，一般应用在容性负载能力要求较小的直流固态功率控制器中，对于较大容性负载的控制与保护难以实现。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种用于直流固态功率控制器的容性负载与负载短路识别方法，可以实现大容性负载的控制与保护功能，该方法包括如下步骤：

其特征在于：

a）直流固态功率控制器包含单片机、逻辑单元、硬件比较电路、主回路、限流回路、采样电阻、续流二极管及负载。其中，主回路由一只增强型金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET1）构成，限流回路由一只增强型金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET2）及一只限流电阻构成。

b）在容性负载开通过程中，功率回路上会产生一个较大电流尖峰。当负载电流大于短路阈值I1时，逻辑单元控制主回路中MOSFET1断开，同时限流回路中MOSFET2接通。负载电流通过限流电阻经限流回路中的MOSFET2给容性负载进行限流充电。主回路与限流回路的切换由逻辑单元进行控制。

c）利用容性负载在RC限流充电时电流呈指数波形下降以及负载对地短路时电流维持在限制流电流值不变的特征，在限流回路工作时设置了两个电流比较点。在t1时刻，负载电流与短路阈值I1进行比较。此种情况主要考虑负载直接对地短路时的情形；在t2时刻，负载电流与短路阈值I2比较。此种情况主要考虑负载与地之间存在低阻抗通路的情形；t1、t2根据限流回路中的MOSFET2安全工作区进行确定。两次比较负载电流均小于短路阈值时，判断负载为容性负载并在t3时刻切断限流回路同时打开主回路，完成整个容性负载的开通过程。否则立即执行短路保护，切断限流回路及主回路。