[发明专利]直流电源系统、及其监控方法

说明书

本发明涉及一种直流电源系统、及其监控方法，系统包括外部储能电池组、上位机、开关电源单元、电源管理单元、稳压与分流器单元；电源管理单元与开关电源单元、外部储能电池组、上位机、稳压与分流器单元连接；电源管理单元包括恒压限流DC‑DC单元、辅助电源单元、主控单元；稳压与分流器单元包括DC‑DC稳压单元、分流器单元；开关电源单元、电源管理单元、以及稳压与分流器单元均配置有检测模块，以监控各单元的状态；同时各检测模块与主控单元通信，以进行故障诊断与隔离。本发明的直流电源系统系统为可扩展的多电压等级输出的系统，采用了硬件模块化、软件层次化设计，具有故障诊断与隔离功能，提高了整个电源系统的可靠性和安全性。

技术领域

本发明属于直流电源技术领域，尤其涉及一种支持故障诊断的直流电源系统、及其监控方法。

背景技术

海洋仪器装备中，负载形式多样，为保障长时间稳定运行，一般必须带有电源管理系统或直流供电单元。目前常见的形式为储能电池结合DC-DC变换器结构。其中，储能电池一般为不可充电的锂电池或者可多次充电的锂离子电池两种。

不可充电的锂一次电池一般用于Argo浮标、水下滑翔机等领域，电池成组后通过相应的DC-DC变换器得到仪器电路所需的电压等级，对整个电路进行供电，总供电功率较小。锂一次电池在放电完毕后，随设备抛弃或者回收至岸上或母船后抛弃。锂一次电池不仅经济性较差，处置不当甚至会造成一定的环境污染。由于锂一次电池是一次性使用，这类供电系统中并没有包含对电池、变换器或者负载的监测，因此无法获得供电系统本身工作状态、健康状态或者故障状态的准确信息。

可多次充电的锂离子电池的优点是能量密度大、可大倍率放电、可重复充放电，目前主要用于各类无人船、ROV、AUV等电推进领域。第一类直流供电系统类似，电池成组后通过DC-DC变换器得到负载所需的电压，可提供中等功率的直流电源输出。这类直流电源系统一般会配备锂离子电池组保护、均衡和剩余容量(SOC)估计电路，仅对锂离子电池的状态做出被动监测，且缺乏对整个电源系统内各变换器、负载状态的监测。因此这类系统也无法获得整个电源系统中各部件详细的工作状态、故障状态信息。第二类直流电源系统用于大型船舶、水面或水下平台的直流供电系统，一般是直流微网，与陆地直流微网的结构十分类似。这类直流电源系统中一般带有完善的继电保护、监测系统，但该直流电源系统一般为成品，用户难以根据需求自由增减功能，且由于其结构复杂、体积较大，难以直接用于一般海洋仪器装备中。

而且，海洋仪器装备工作环境恶劣，其供电系统和各类负载极易出现故障。若电源故障不能及时定位、隔离，则会影响整个仪器装备的可靠性。因此，有必要研究一种带有故障诊断功能的直流供电系统，能够对电源系统内部各部件、储能电池、各类负载进行实时监控，并根据监控数据做出故障定位，主动进行故障隔离。

发明内容

本发明在上述不足的基础上提供了一种直流电源系统、及其监控方法，采用该系统，能够对电源系统内部各部件、储能电池、各类负载进行实时监控，并根据监控数据做出故障定位，主动进行故障隔离。

为了实现上述目的，本发明提供了一种直流电源系统，包括硬件部分，所述硬件部分包括外部储能电池组、上位机、开关电源单元、电源管理单元、稳压与分流器单元；

所述开关电源单元包括开关电源模块、开关电源检测模块，所述开关电源模块用于将交流输入电源电压转换为直流输入母线电压，为直流电源系统供电；所述开关电源检测模块与所述开关电源模块连接，用于监控所述开关电源状态；

所述外部储能电池组接入直流输入母线，用于稳定直流输入母线电压，并在所述开关电源模块故障时为直流电源系统供电；

所述电源管理单元与所述开关电源单元、外部储能电池组、上位机、稳压与分流器单元连接；所述电源管理单元包括恒压限流DC-DC单元、辅助电源单元、主控单元；