薛 鴻

(山西大眾電子信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司第一研究所，山西 太原 030024)

隨著武器裝備信息化建設(shè)的發(fā)展，軍用車輛的車載用電設(shè)備越來越多，用電量也越來越大，一方面車輛本身的供電系統(tǒng)不能滿足車載電器設(shè)備的用電需要，另一方面，軍用車輛常在野外使用，為保證持續(xù)、安全、可靠地使用車載電器設(shè)備，避免因斷電引起信息丟失和工作損失，要求軍用車輛供電方式多樣化。

車載綜合電源能對不同類型的輸入電源進(jìn)行整合，并對輸入電源進(jìn)行濾波凈化處理，為設(shè)備提供高精度、高可靠的交流供電和直流供電。車載綜合電源在交流和直流供電切換的過程中不間斷交流輸出和直流輸出，并具有完善的保護(hù)功能。

1 總體工作原理

車載綜合電源由功率因數(shù)校正模塊,輸入電源檢測模塊,DC/DC穩(wěn)壓模塊，電源管理模塊,輸入、輸出狀態(tài)顯示模塊，充電模塊，逆變模塊7個功能模塊組成，圖1是車載綜合電源方框圖。

交流輸入時(shí)，交流電經(jīng)過交流濾波器濾波處理、功率因數(shù)校正電路AC/DC后，由DC/DC穩(wěn)壓電路將其變換為DC25.5V。在交流輸入時(shí)，當(dāng)綜合電源檢測到蓄電池存在時(shí)，通過交流充電模塊為蓄電池充電。

硅發(fā)供電時(shí)，硅發(fā)提供的是DC28V，由DC/DC穩(wěn)壓電路將其變換為穩(wěn)定的DC25.5V，輸出供直流負(fù)載使用。逆變器將硅發(fā)提供的DC28V變換為AC220V輸出。在硅發(fā)供電時(shí)，當(dāng)綜合電源檢測到蓄電池存在時(shí)，通過直流充電模塊對蓄電池進(jìn)行充電管理。

圖1 車載綜合電源方框圖

蓄電池供電時(shí)，蓄電池提供的直流電，經(jīng)過DC/DC穩(wěn)壓電路后，輸出供直流負(fù)載使用。逆變器將蓄電池提供的直流電變換為AC220V輸出。

太陽能電池供電時(shí)，太陽能電池提供的直流電，經(jīng)過太陽能充電模塊為蓄電池充電。在太陽能電池供電時(shí)，綜合電源僅對蓄電池充電，不對外提供交流和直流輸出。

所有直流輸入都具有反接保護(hù)和過、欠壓檢測功能。

當(dāng)交流輸入、硅發(fā)輸入、蓄電池輸入、太陽能電池輸入同時(shí)存在時(shí)，優(yōu)先使用交流供電，優(yōu)先順序?yàn)椋航涣鬏斎搿璋l(fā)輸入——蓄電池輸入——太陽能電池輸入。

2 模塊功能及設(shè)計(jì)

2.1 功率因數(shù)校正模塊

功率因數(shù)校正模塊用于提高系統(tǒng)的有功功率，并具有過壓保護(hù)、過流保護(hù)、過熱保護(hù)、防浪涌電流等功能。該模塊可并聯(lián)使用，實(shí)現(xiàn)功率擴(kuò)展，提高總輸出功率。圖2是功率因數(shù)校正模塊原理框圖。

圖2 功率因數(shù)校正模塊原理框圖

2.2 輸入電源檢測模塊

輸入電源檢測模塊用于對交流輸入、硅發(fā)輸入、蓄電池輸入，太陽能的輸入進(jìn)行檢測，具有輸入過、欠壓保護(hù)和直流輸入電壓反接保護(hù)的功能。并通過檢測交流、直流輸入電壓，為控制模塊提供控制依據(jù)。圖3和圖4分別是交流電壓檢測電路和直流電壓檢測電路。

圖3 交流電壓檢測電路

圖4 直流電壓檢測電路

2.3 電源管理模塊

電源管理模塊對輸入電源檢測模塊的檢測結(jié)果進(jìn)行分析判斷，對交流輸入、硅發(fā)輸入、蓄電池輸入，太陽能輸入等不同的輸入自動進(jìn)行識別，實(shí)現(xiàn)同步自動切換，確保用電設(shè)備在切換時(shí)不掉電。并將各電源輸入狀態(tài)送入輸入、輸出狀態(tài)顯示模塊，同時(shí)對蓄電池組進(jìn)行充電管理。其中，電源切換電路的核心器件是控制開關(guān)，由單片機(jī)控制開關(guān)的導(dǎo)通與斷開，實(shí)現(xiàn)輸入電源的自動切換。圖5是電源管理模塊原理框圖。

圖5 電源管理模塊原理框圖

2.4 其他功能模塊

DC/DC穩(wěn)壓模塊用于將交流或直流輸入電壓變換為穩(wěn)定的直流電壓。DC/DC穩(wěn)壓模塊由輸入過壓保護(hù)、輸出過壓保護(hù)、輸出過流保護(hù)、過熱保護(hù)等電路組成。

輸入、輸出狀態(tài)顯示模塊顯示當(dāng)前電源輸入、輸出的狀態(tài),并顯示輸出的電壓值、電流值以及蓄電池電量。指示燈為綠色，表示當(dāng)前輸入或輸出狀態(tài)正常；指示燈為紅色，表示輸入或輸出狀態(tài)異常。

充電模塊由交流電充電模塊和直流電充電模塊組成，用于給蓄電池組充電。當(dāng)系統(tǒng)由直流電源供電時(shí)逆變模塊將直流電源逆變?yōu)榻涣?20V電壓。

3 結(jié)束語

為適應(yīng)軍用車載綜合電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)種類較多的特點(diǎn)，需依據(jù)目標(biāo)車輛車內(nèi)用電設(shè)備的相關(guān)指標(biāo)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，并依據(jù)總體和用戶需要增加和完善相應(yīng)功能。