[发明专利]一种电源阵列健康管理系统

说明书

本发明涉及一种电源阵列健康管理系统，包括一个主控制单元，多个数据采集板，以及差分通信总线，在电源阵列内各数据采集板分别与各电源、风机组合安装，主控制单元与各数据采集板通过差分通信总线连接。本发明在原有数据采集功能的基础上，增加电源在线调压电路、电源开关电路、风机在线调速电路，使其在原有单一数据采集功能基础上增加了对电源进行在线维护的硬件条件保障。分区域、分步开关机；定位精确调节输出电压，分区域、分步慢启动输出电压；定位精确设置风机转速，分区域按电源阵列的温度分布设置各区域内风机转速；在线维护电源状态，即适应性调整输出电压或风机转速，记录电源状态上报并在异常时在线冗余切换或报警。

技术领域

本发明属于雷达技术、电力电子技术领域，涉及一种电源阵列健康管理系统，对有源相控阵雷达天线上电源阵列的工作状态进行实时监测、调节，以保证电源阵列的正常运行，实现雷达系统可靠、稳定工作。

背景技术

有源相控阵雷达是目前常用的雷达体制，其天线阵面包含分布式的射频收发模块阵列、电源阵列，以及信号处理机、频率综合器等。该电源阵列一般包括几十、上百甚至更多个同型电源，单个电源可为一个或数个射频收发模块提供低压大电流供电，该电源阵列的性能直接影响雷达系统的工作状态和可靠性。

相对于传统雷达的集中式电源系统而言，这种有源相控阵雷达天线的电源阵列是分布式电源系统。在该天线上，电源阵列的电源数量多、安装密集、热耗大、电磁环境复杂，导致电源面临散热困难、电磁干扰较大等挑战，易使电源阵列性能下降甚至失效。针对这一问题，在电源阵列中引入电源健康管理技术，通过对其中各电源进行实时监测、评估、调整以保证电源阵列安全可靠地工作。

电源阵列的电源健康管理技术一般是对其中各电源的工作状态进行数据采集，包括输入/输出电压、电流、工作温度、电源效率、纹波等等。根据采集到的电源工作状态数据，对各电源的健康水平进行评估，判断出各电源所处的状态是正常工作、性能下降还是出现故障，再根据评估结果来安排各电源是继续工作、降额使用、冗余切换或检修报警。

目前电源阵列的电源健康管理系统，还有以下不足之处：

1、电源状态的在线维护差

现有电源阵列的电源健康管理系统，只是对其中各电源工作状态数据进行采集，来对各电源的健康水平进行评估，并未在线调整电源的工作参数，以维护电源正常的工作状态，难以适应外界工作环境的变化，不能保证电源阵列在任务期的持续健康状态，影响电源在系统中的使用寿命，未发挥出电源健康管理的真正的作用。

在部分电源性能下降、甚至出现故障时，不能对其工作状态进行降额调整或冗余切换操作，难以保证整个电源阵列的工作状态，影响上级系统的正常工作。

2、开机冲击电涌大，电源容易损坏

有源相控阵雷达天线的电源阵列输出功率大，一般在一百千瓦以上，开机时供电系统的冲击电涌大，电磁干扰严重，易引起电源失效，除了造成电源阵列内电源损坏，还对电网或发电机等供电系统造成倒灌冲击，影响供电系统的安全运行。

3、未对电源阵列的散热风机做适应性调整

有源相控阵雷达天线的电源阵列输出功率大，所以需要有用于散热的风机阵列，其中各风机转速高低影响散热风速快慢，影响散热效果，影响电源阵列工作环境温度。

上述风机阵列中的各风机对应电源阵列中的各电源，一一对应就近安装，规模大数量多。根据该雷达的工作要求，电源阵列中各电源的负载动态变化，各电源处于不同的状态，其对应的风机阵列中的各风机转速固定，无法根据负载变化对其转速进行适应性调整，导致风机阵列工作噪声大、功耗大。

4、未对电源阵列的输出电压做适应性调整

首先，上电时未对电源阵列的输出电压做适应性调整，对负载端的冲击大。