一種無人值守船舶直流電源控制器及無人值守船舶系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及無人值守船舶技術(shù)領(lǐng)域，特指一種無人值守船舶直流電源控制器及無人值守船舶系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]無人值守船舶系統(tǒng)在執(zhí)行特定任務(wù)，情報(bào)偵察等方面都發(fā)揮著重要的作用，具有戰(zhàn)略性的意義。在無人值守船舶系統(tǒng)中，無人燃動機(jī)組主要由燃?xì)廨啓C(jī)、發(fā)電機(jī)和直流電源組成，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的三相交流電源頻率達(dá)到三百多赫茲。
[0003]當(dāng)船舶?？吭诎哆叺臅r(shí)候，直流電源充當(dāng)岸電電源的作用，輸入電源為三相380伏的工頻交流電，此時(shí)直流電源主要為船舶的輔助電源充電；
當(dāng)船舶行駛在海洋中時(shí)，直流電源為船舶推進(jìn)系統(tǒng)供電，此時(shí)的輸入電源為發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的頻率為三百多赫茲的交流電；而目的無人值守船舶系統(tǒng)中同時(shí)適用于兩種不同電源的的控制器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于:針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單、能夠方便調(diào)節(jié)直流電源工作模式的無人值守船舶直流電源控制器，并相應(yīng)提供一種結(jié)構(gòu)簡單、可方便調(diào)節(jié)直流電源工作模式的無人值守船舶系統(tǒng)。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為:
一種無人值守船舶直流電源控制器，包括母板和子板，所述母板與子板通訊相連，所述子板包括第一 DSP單元、第二 DSP單元和FPGA單元，所述第一 DSP單元和第二 DSP單元均與所述FPGA單元相連；所述母板包括電源單元、通訊單元、溫度檢測單元、模擬量信號采集單元、數(shù)字量信號采集單元和同步信號頻率采集單元，所述電源單元用于給母板各單元提供電源；所述同步信號頻率采集單元采集無人值守船舶的直流電源的輸入電源的頻率并發(fā)送至子板，所述子板識別出輸入電源的頻率以控制所述直流電源的工作模式。
[0006]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):
所述直流電源的輸入電源的頻率區(qū)間為45Hz?55Hz和300Hz?350Hz，當(dāng)輸入電源的頻率處于45Hz?55Hz時(shí)，所述子板控制所述直流電源處于岸電工作模式，用于給無人值守船舶系統(tǒng)的輔助電源充電；當(dāng)輸入電源的頻率處于300Hz?350Hz時(shí)，所述子板控制直流電源處于推進(jìn)電源模式，用于給無人值守的船舶推進(jìn)系統(tǒng)供電。
[0007]所述直流電源的輸入電源的兩種頻率分別為50Hz和322 Hz.。
[0008]所述同步信號頻率采集單元用于對直流電源的輸入電源的頻率進(jìn)行整形處理后，并將輸入電源由正弦波轉(zhuǎn)換為方波，由FPGA單元通過輸入電源的周期計(jì)算得到輸入電源的頻率。
[0009]所述通訊單元包括兩路RS485通訊電路和一路CAN通訊電路，所述通訊單元的通訊信號經(jīng)隔離光耦與子板的第一 DSP單元通訊連接。
[0010]所述模擬量信號采集單元包括依次相連的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路、濾波電路、差分輸入電路、光耦隔離電路和AD轉(zhuǎn)換電路，所述電流/電壓轉(zhuǎn)換電路用于將O?5V或者4?20mA的模擬量信號轉(zhuǎn)換為I?5V的電壓信號。
[0011]本發(fā)明還公開了一種無人值守船舶系統(tǒng)，包括依次相連的燃?xì)廨啓C(jī)、發(fā)電機(jī)以及直流電源，所述直流電源與無人值守船舶系統(tǒng)的負(fù)載相連，還包括如上所述的控制器，所述控制器分別與所述燃?xì)廨啓C(jī)和所述直流電源相連，所述控制器用于根據(jù)所述直流電源的輸入電源的頻率信號控制所述直流電源工作在岸電電源模式或者推進(jìn)電源模式。
[0012]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):
所述控制器還連接有一上位機(jī)。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
本發(fā)明的無人值守船舶直流電源控制器，能夠識別不同的輸入電源，從而控制直流電源處于岸電工作模式或船舶推進(jìn)工作模式，其結(jié)構(gòu)簡單；另外控制器采用子母板的方式，使得子板和母板之間的功能區(qū)分更明顯，設(shè)計(jì)合理而且方便維修更換。本發(fā)明的無人值守船舶系統(tǒng)同樣具有如上控制器所述的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的控制器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明的母板電路原理框圖。
[0016]圖3為本發(fā)明的電源單元方框圖。
[0017]圖4為本發(fā)明的通訊單元方框圖。
[0018]圖5為本發(fā)明的溫度檢測單元方框圖。
[0019]圖6為本發(fā)明的模擬量信號采集單元方框圖。
[0020]圖7為本發(fā)明的同步電壓檢測單元方框圖。
[0021]圖8為本發(fā)明的脈沖輸出單元方框圖。
[0022]圖9為本發(fā)明的數(shù)字量信號采集單元方框圖。
[0023]圖10為本發(fā)明的同步信號頻率判斷流程圖。
[0024]圖11為本發(fā)明的控制器工作流程圖。
[0025]圖12為本發(fā)明的船舶系統(tǒng)的方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0027]如圖1至圖11所示，本實(shí)施例的無人值守船舶直流電源控制器，包括母板和子板，母板與子板通訊相連，子板包括第一 DSP單元、第二 DSP單元和FPGA單元，第一 DSP單元和第二 DSP單元均與FPGA單元相連；母板包括電源單元、通訊單元、溫度檢測單元、模擬量信號采集單元、數(shù)字量信號采集單元和同步信號頻率采集單元，電源單元用于給母板各部件提供電源；同步信號頻率采集單元采集無人值守船舶的直流電源的輸入電源的頻率并發(fā)送至子板，子板識別出輸入電源的頻率以控制直流電源的工作模式。本發(fā)明的無人值守船舶直流電源控制器，能夠識別不同的輸入電源，從而控制直流電源處于岸電工作模式或船舶推進(jìn)工作模式，其結(jié)構(gòu)簡單；另外控制器采用子母板的方式，使得子板和母板之間的功能區(qū)分更明顯，設(shè)計(jì)合理而且方便維修更換。
[0028]本實(shí)施例中，直流電源的輸入電源的頻率區(qū)間為45Hz?55Hz和300Hz?350Hz，當(dāng)輸入電源的頻率處于45Hz?55Hz時(shí)，子板控制直流電源處于岸電工作模式，用于給無人值守船舶系統(tǒng)的輔助電源充電；當(dāng)輸入電源的頻率處于300Hz?350Hz時(shí)，子板控制直流電源處于推進(jìn)電源模式，用于給無人值守的船舶推進(jìn)系統(tǒng)供電，本實(shí)施例中，直流電源的輸入電源的兩種頻率具體分別為50Hz和322 Hz0
[0029]本實(shí)施例中，同步信號頻率采集單元對直流電源的輸入電源的頻率進(jìn)行整形處理后，并將輸入電源由正弦波轉(zhuǎn)換為方波，控制器的將實(shí)時(shí)計(jì)算兩次捕獲的時(shí)間差，兩次捕獲的時(shí)間差即為同步信號的周期，由FPGA單元通過輸入電源的周期計(jì)算得到輸入電源的頻率，如圖10所示。
[0030]如圖1所示，本實(shí)施例中，子板具體以雙DSP (TMS320F28335 )和FPGA (XC6SLX45 )為核心控制器，其中SDSP負(fù)責(zé)控制器對外的通訊功能，集成了兩路RS485通訊和I路Can通訊，可根據(jù)要求選用相應(yīng)通訊功能，⑶SP負(fù)責(zé)控制器算法的實(shí)現(xiàn)；FPGA負(fù)責(zé)兩個(gè)DSP芯片的數(shù)據(jù)交互、數(shù)字信號入出、模擬信號采集、同步信號輸入等信號處理、PWM脈沖的移相、分配和產(chǎn)生，達(dá)到對整套裝置的實(shí)時(shí)控制，子板各部分功能描述如下:
I)核心控制電路
核心控制電路由雙28335和XC6SLX45組成。兩個(gè)28335的總線分別和FPGA連接，具有極大的靈活性，通過控制策略實(shí)現(xiàn)對直流電源的控制。
[0031]2)光纖通訊電路
光纖通訊外擴(kuò)在FPGA上，通過高速的通訊速率，實(shí)現(xiàn)程序的下載和更新，或者是在線調(diào)試。
[0032]3)實(shí)時(shí)時(shí)鐘
子板的實(shí)時(shí)時(shí)鐘也外擴(kuò)在SDSP芯片上，實(shí)現(xiàn)向外界提供帶有時(shí)間信息的數(shù)據(jù)，供數(shù)據(jù)分析和檢索。實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片使用DS1340Z，在2.7V?3.6V的電壓范圍內(nèi)工作，并能夠提供足夠的能量保證掉電時(shí)的工作。
[0033]4) SRAM 電路
SRAM存儲器主要用于存儲數(shù)據(jù)總線、端口配置信息以及外部寄存器信息等，SRAM選用CY7C1051DV33-10ZSXI，容量為512kX 16。外擴(kuò)在FPGA上，控制信號和總線均連接至FPGA。
[0034]5) F