[发明专利]基于航空用的双有源桥电路的大功率DC-DC变换器及其健康管理方法

摘要

本发明提出一种航空用的基于双有源桥电路的大功率DC‑DC变换器及其健康管理方法，变换器用于将机上额定输入270VDC的输入电压变化为28VDC额定输出电压，机载设备提供供电电源。系统基于双有源桥电路实现，具有效率高、控制方式简洁、重量轻等优势；采用4模块并联工作模式，支持最大输出功率为12kW。模块化设计不但易于实现大功率输出，而且可组成任意功率等级的电源系统，提高了电源系统的灵活性，易于实现产品系列化、平台化、标准化。变换器内部集成了健康管理技术，通过对实时采集的变换器运行时各状态参数进行分析和处理，评估所述系统的健康状态，并对内部易失效功率开关管的剩余寿命进行预测，给出维修建议，提出健康管理服务，从而提高整个系统工作的可靠性，降低维修成本。

主权项

1.一种航空用的基于双有源桥电路的大功率DC‑DC变换器，其特征在于：包括雷电防护及输入滤波电路、主功率电路、主控制器和传感器模块；所述雷电防护及输入滤波电路输入端与机上270VDC主电源连接，对机上提供的270VDC直流电进行噪声及纹波处理，提供满足主功率电路正常工作的直流母线电压；所述主功率电路的输入端与雷电防护及输入滤波电路连接，实现DC‑DC变换器的功率传输，将270VDC主电源转换为符合性能要求的28V直流，向负载提供电能；所述传感器模块包括电压传感器模块、电流传感器模块和温度传感器模块，采集DC‑DC变换器的母线电压、输出电压、母线电流、输出电流和散热器温度，并将采集的信号输出给主控制器；所述主控制器与机上的主控计算机、主功率电路以及传感器模块连接；主控制器采用DSP+FPGA的架构；传感器模块采集的母线电压、母线电流和散热器温度信号经过信号调理后，送DSP芯片的片内AD进行模数转换；传感器模块采集的输出电压、输出电流反馈信号经过信号调理后，通过并行AD转换芯片模数转换，然后数据送入FPGA，再由FPGA传送至DSP芯片；FPGA对低位地址和DSP功能信号进行逻辑合成，生成外设的片选和控制信号；将采集到的电压、电流、温度信号以及故障信号由DSP通过RS422接口传送给主控计算机；包括故障以及报警在内的外部中断信号送给DSP芯片的外部中断扩展口，并由DSP进行处理；主控制器中的增强型PWM模块通过DAB移相控制输出的PWM波，经FPGA逻辑综合后送给主功率电路来控制功率桥。