用于提高功率变换产品上下电操作稳定性逻辑电路及方法与流程

1.本发明属于航空功率变换控制领域，具体涉及一种用于提高功率变换产品频繁上下电操作稳定性的逻辑电路及方法。


背景技术：

2.随着电力电子技术的快速发展，航空电力系统逐渐进入了多电化、全电化的时代。多电系统作为多电飞机的核心技术，与传统系统相比，其次级功率系统采取电能的方式进行控制和分配。二次电源作为连接发电系统及负载之间的纽带，是多电系统及多电飞机的基础，其性能的好坏直接影响到整个机载发电系统工作的可靠性。综合考虑机载发电系统的工作环境及工作状况，现阶段二次电源装置的研究热点主要集中在高可靠、高效率、大功率、小体积、动态响应速度等方面。
3.而现有技术中的大功率变换产品，在装机使用过程中，因机上复杂的电磁环境及严格的动态响应要求，变换器控制及保护电路设计不合理会导致装机产品工作可靠性低、容错性差，影响飞机的使用安全和作战任务。为了保证装机功率变换产品的容错性和可靠性，提高和完善控制保护电路的设计是一项关键和有效的措施。


技术实现要素：

4.要解决的技术问题：
5.为了避免现有技术的不足之处，基于现有航空用功率变换产品控制保护电路容错性差的缺点和不足,本发明提供一种可用于提高航空功率变换产品频繁上电过程稳定性的逻辑电路，能够有效的解决产品工作稳定性和容错性问题。在以下技术方案中，fault为故障保护信号，该信号可以为产品过压、欠压、过流以及其他故障保护信号，故障保护时为低电平，高电平为产品正常工作。
6.本发明的技术方案是：一种用于提高功率变换产品频繁上下电操作稳定性的逻辑电路，其特征在于：包括上电屏蔽保护电路、消抖处理电路、保护逻辑执行电路、下电自助泄放电路、保护执行装置；故障保护信号经过上电屏蔽保护电路、消抖处理电路、保护逻辑执行电路到达保护执行装置，下电自助泄放电路并联于电屏蔽保护电路；
7.所述上电屏蔽保护电路用于屏蔽产品上电过程中误保护信号，产品上电起动结束后，该部分电路失去屏蔽保护功能，当正常保护信号触发时，不影响产品的正常保护逻辑；
8.所述消抖处理电路用于屏蔽起动上电及正常保护逻辑过程中的电压噪声及毛刺；
9.所述保护逻辑执行电路用于产生执行保护逻辑的信号；
10.所述下电自助泄放电路用于在产品下电过程中，将上电屏蔽保护电路的电容中存放的电荷及时泄放，保证产品下次能够稳定可靠的起动，能够满足机上频繁起停的使用要求；
11.所述保护执行装置用于执行逻辑保护动作。
12.本发明的进一步技术方案是：所述上电屏蔽保护电路包括依次连接的电容c4、电
阻r8和三极管vt1；工作原理为，利用电容“通交隔直”以及充电特性，当产品起动上电过程中，vcc通过对电容c4充电，电容充电电流使三极管vt1的b点打开，vt1的c点和e点接通，此时误保护信号会被屏蔽，解决功率变换产品上电误保护问题；产品上电完成后，电容c4充满电，vcc不断电，电容c4一直处于满电状态，屏蔽保护功能失效，当产品收到正常保护信号时，产品正常执行保护逻辑。
13.本发明的进一步技术方案是：所述消抖处理电路包括电阻r2、稳压二极管vd1、二极管vd3、电阻r7和电容c3；电阻r2起限流保护作用，稳压二极管vd1利用稳压二极管特性，高于vd1导通电压，vd1才会正常工作，低于vd1导通电压，vd1不工作；将低于vd1导通电压的电压纹波和噪声滤除,起到消抖降噪的作用。
14.本发明的进一步技术方案是：所述消抖处理电路中电阻r2、稳压二极管vd1、电容c3依次连接，二极管vd3和电阻r7串联后与电容c3并联。
15.本发明的进一步技术方案是：所述保护逻辑执行电路包括电阻r1、电容c1、晶闸管vd2、电阻r6、电阻r3和三极管vt2；通过r1和c1对电路中的信号进行滤波处理；当回路中fault信号为故障低电平时，vd2的g点会有高电平，vd2的a点和vd2的k点导通，pwmoff信号为高电平，vt2导通，保护执行信号out_protection被拉低送至保护执行机构。
16.本发明的进一步技术方案是：所述保护逻辑执行电路中，电阻r1、晶闸管vd2、电阻r3、三极管vt2依次连接；电容c1的正极连接于电阻r1、晶闸管vd2之间，负极接地；电阻r6于电阻r3、三极管vt2并联。
17.本发明的进一步技术方案是：所述下电自助泄放电路包括电阻r9和二极管vd4；产品上电过程中，vd4不工作，不影响产品正常上电工作；产品下电后，电容c4的电荷，通过电阻r9、地和二极管vd4构成泄放回路，能够快速泄放，保证再次快速起动屏蔽异常保护功能正常工作。
18.本发明的进一步技术方案是：所述电阻r9和二极管vd4串联后与电容c4并联，电阻r9和二极管vd4的连接端接地。
19.本发明的进一步技术方案是：所述故障保护信号fault信号为高电平15v或低电平0v的逻辑电平；
20.当fault信号为高电平15v时，表征产品工作正常，vt1导通，vt1的c极接地，消抖处理电路不工作，保护执行电路中pwmoff信号为0v低电平，保护逻辑执行电路不产生保护信号，out_protection为高电平；
21.当fault信号为高电平0v时，表征产品工作故障，vt1关断，vt1开路，消抖处理电路工作，保护执行电路中pwmoff信号为6v高电平，保护逻辑执行电路产生保护信号，out_protection为0v低电平。
22.一种用于提高功率变换产品频繁上下电操作稳定性的逻辑电路的实施方法，其特征在于具体步骤如下：
23.步骤1：产品上电过程中，若产品输出电压电流存在短时超调、毛刺或纹波，fault出现短时故障信号，非系统正常运行逻辑，需将该故障进行屏蔽处理；
24.步骤2：上电屏蔽电路在产品上电过程中，vcc通过对电容c4充电，电容充电电流使三极管vt1：b打开，vt1：c与vt1：e接通，保护执行电路中pwmoff信号为0v低电平，保护逻辑执行电路不产生保护信号，out_protection为高电平，从而起到屏蔽上电保护的功能。
25.步骤3：产品上电完成后，各项指标输出正常，fault信号为高电平15v，电容c4充满电，vcc不断电，电容c4一直处于满电状态，屏蔽保护功能失效，当产品收到正常保护信号时，产品可正常执行保护逻辑；
26.步骤4：在产品正常工作过程中，vt1：c与vt1：e接通，若地线回路存在干扰信号或纹波，该干扰信号的幅值未达到vd1的导通电压时，保护逻辑执行电路不会产生保护信号，从而该电路起到消抖滤波的作用；
27.步骤5：当产品下电过程中，电容c4的电荷，通过电阻r9、地和二极管vd4构成泄放回路，可快速泄放，再次快速起动时，保证电容c4的电荷为0，保证短时快速再起动时，产品上电屏蔽保护电路功能正常工作。
28.各电路中的阻、容值及器件型号不做具体要求和规定，可根据实际使用进行配置。
29.有益效果
30.本发明的有益效果在于：
31.(1)在本发明中，上电屏蔽异常保护功能利用电子元器件电容充电特性完成特定功能。电路实现逻辑和方式比较简单，无需额外增加有源逻辑电路，并且电路能够稳定可靠的工作。
32.(2)在本发明中，消抖处理电路利用稳压管的导通特性，实现对电路中一定范围内的电压噪声进行屏蔽处理起到对信号消抖的作用。电路实现逻辑和方式比较简单，无需额外增加有源逻辑电路，电路的工作稳定可靠。
33.(3)在本发明中，下电自助泄放电路结合上电屏蔽异常保护功能逻辑电路的工作过程，在上电屏蔽保护功能电路中，增加电阻及二极管，为电容提供了下电后的泄放回路。电路实现逻辑和方式比较简单，无需额外增加有源逻辑电路，使产品屏蔽上电异常保护的电容电荷快速泄放，保证相邻两次快速起动屏蔽保护功能正常工作，提高产品工作可靠性和容错性。
34.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
35.图1是本发明一种用于提高功率变换产品频繁上下电操作稳定性的逻辑电路原理框图；
36.图2是本发明一种用于提高功率变换产品频繁上下电操作稳定性的逻辑电路原理图。
具体实施方式
37.下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
38.本实施例一种可用于提高航空功率变换产品频繁上电过程稳定性的逻辑电路，原理框图如图1所示，具体包括：
39.上电屏蔽保护电路：对于功率变换产品，起动过程中会存在一定的电压毛刺或冲击，该信号能量较弱或为虚警信号，不会对产品及负载造成危害，若将此信号作为控制保护
逻辑的判断条件，会使产品触发误保护动作，该部分电路用于屏蔽产品上电过程中误保护信号，产品上电起动结束后，该部分电路失去屏蔽保护功能，当正常保护信号触发时，不影响产品的正常保护逻辑。
40.消抖处理电路：该部分电路用于屏蔽起动上电及正常保护逻辑过程中的电压噪声及毛刺。
41.保护逻辑执行电路：该部分电路用于产生执行保护逻辑的信号。
42.下电自助泄放电路：该部分电路用于在产品下电过程中，能够及时将上电屏蔽保护电路中电容中存放的电荷及时泄放，保证产品下次能够稳定可靠的起动，能够满足机上频繁起停的使用要求。
43.保护执行装置：该部分电路用于执行逻辑保护动作。
44.详细电路如图2所示，各电路详细说明如下：
45.(1)上电屏蔽保护电路
46.上电屏蔽保护电路由电容c4、电阻r8和三极管vt1组成。fault为故障保护信号，该信号可以为产品过压、欠压、过流以及其他故障保护信号，故障保护时为低电平，高电平为产品正常工作。其工作原理为利用电容“通交隔直”以及充电特性，当产品起动上电过程中，vcc通过对电容c4充电，电容充电电流使三极管vt1：b打开，vt1：c与vt1：e接通，此时误保护信号会被屏蔽，解决功率变换产品上电误保护问题，产品上电完成后，电容c4充满电，vcc不断电，电容c4一直处于满电状态，屏蔽保护功能失效，当产品收到正常保护信号时，产品可正常执行保护逻辑。
47.(2)消抖处理电路
48.消抖处理电路由电阻r2、稳压二极管vd1、二极管vd3、电阻r7和电容c3组成。电阻r2起限流保护作用，稳压二极管vd1利用稳压二极管特性，高于vd1导通电压，vd1才会正常工作，低于vd1导通电压，vd1不工作。可将低于vd1导通电压的电压纹波和噪声滤除,起到消抖降噪的作用。
49.(3)保护逻辑执行电路
50.保护逻辑执行电路由电阻r1、电容c1、晶闸管vd2、电阻r6、电阻r3和三极管vt2组成。r1和c1对电路中的信号进行滤波处理。当回路中fault信号为故障低电平时，vd2：g会有高电平，vd2：a和vd2：k导通，pwmoff信号为高电平，vt2导通，保护执行信号out_protection被拉低送至保护执行机构。
51.(4)下电自助泄放电路
52.下电自助泄放电路由电阻r9和二极管vd4组成。产品上电过程中，vd4不工作，不影响产品正常上电工作。产品下电后，电容c4的电荷，通过电阻r9、地和二极管vd4构成泄放回路，可快速泄放，保证再次快速起动屏蔽异常保护功能正常工作。
53.(5)fault信号可以是过压、欠压、过流等故障保护信号，该信号为高电平15v或低电平0v的逻辑电平。当fault信号为高电平15v时，表征产品工作正常，vt1导通，vt1：c极接地，消抖处理电路不工作，保护执行电路中pwmoff信号为0v低电平，保护逻辑执行电路不产生保护信号，out_protection为高电平。当fault信号为高电平0v时，表征产品工作故障，vt1关断，vt1开路，消抖处理电路工作，保护执行电路中pwmoff信号为6v高电平，保护逻辑执行电路产生保护信号，out_protection为0v低电平。
54.全过程电路实施步骤如下：
55.步骤1：在产品起动上电过程中，fault故障信号存在异常低电平，当产品起动上电过程中，vcc通过对电容c4充电，电容充电电流使三极管vt1：b打开，vt1：c与vt1：e接通，此时误保护信号会被屏蔽；保护执行电路中pwmoff信号为0v低电平，保护逻辑执行电路不产生保护信号，out_protection为高电平，从而起到屏蔽上电保护的功能；
56.步骤2：产品上电完成后，各项指标输出正常，fault信号为高电平15v，电容c4充满电，vcc不断电，电容c4一直处于满电状态，屏蔽保护功能失效，当产品收到正常保护信号时，产品可正常执行保护逻辑；
57.步骤3：在产品稳定工作过程中，利用稳压二极管vd1特性，高于vd1导通电压，vd1才会正常工作，低于vd1导通电压，vd1不工作，保护执行电路不工作，起到消抖降噪的作用，提高产品工作的稳定性和容错性；
58.步骤4：产品下电后，电容c4的电荷，通过电阻r9、地和二极管vd4构成泄放回路，可快速泄放，再次快速起动时，保证电容c4的电荷为0，保证短时快速再起动时，产品上电屏蔽保护电路功能正常工作。
59.各电路中的阻、容值及器件型号不做具体要求和规定，可根据实际使用进行配置。
60.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。