本发明属于适配器领域，具体涉及一种高压大功率稳压电源的智能适配器结构。
背景技术：
1、在现代电力电子技术的发展中，高压大功率稳压电源扮演着举足轻重的角色，广泛应用于工业自动化、数据中心、轨道交通、新能源汽车充电站等关键领域。这些应用环境对电源设备的稳定性和可靠性提出了极高要求，任何故障或不稳定都可能导致整个系统运作中断，引发经济损失乃至安全问题。传统的稳压电源设计往往侧重于提高转换效率和功率密度，但在智能化管理、故障检测与自我修复能力方面存在着明显不足。
2、以往的高压大功率电源适配器结构，多采用单一故障点设计，即电子元件直接固定于主板上，一旦某个关键元件如高压滤波电容器、igbts、mosfets等发生故障，往往需要整个电源系统停机，进行复杂的故障诊断和元件更换，这不仅延长了系统中断时间，也大幅度增加了维护成本和难度。此外，由于缺乏集成的智能监控系统，难以实现对电源状态的实时监测与故障预测，降低了系统的可用性和安全性。
3、近年来，随着微电子技术、传感器技术和人工智能算法的飞速发展，为高压大功率稳压电源的智能化改造提供了可能。特别是微控制器单元(mcu)、高精度传感器的普及应用，以及基于大数据和机器学习的故障诊断算法的成熟，使得电源系统能够实时监控自身状态，精确识别故障类型，甚至预测潜在故障，从而提前采取措施，减少意外停机。
4、因此，开发一种新型的高压大功率稳压电源智能适配器结构显得尤为迫切。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种高压大功率稳压电源的智能适配器结构，以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
3、一种高压大功率稳压电源的智能适配器结构，包括适配器外壳，所述适配器外壳内部安装有若干个可拆卸的元件安装机构，每个所述元件安装机构均包括有一个元件载板，所述元件载板上安装有可替换的电子元件，所述元件载板的顶部固定安装有顶块，所述适配器外壳内部对应若干顶块的位置开设有一个检修槽，所述检修槽的底部对应每一个顶块设有对应的顶板，所述顶板与检修槽的底板铰接，所述检修槽的顶部铰设有密封盖，所述检修槽的内部填充有防潮隔垫，所述元件载板的底部固定在底板上，所述适配器外壳内在安装底板的位置固设有第一固定板，所述底板嵌设在第一固定板内，所述适配器外壳内在第一固定板的下部还固设有第二固定板，所述第二固定板上对应每一个底板的底部分别抵靠设有顶出板，所述顶出板的底部固设有螺旋杆，所述第二固定板与螺旋杆接触的位置设有相匹配的螺纹，所述螺旋杆的底部固定连接一个微型电机，所述适配器外壳的内部还安装有微控芯片。
4、进一步，元件载板包括主载板和备用载板，主载板上集成主电子元件，备用载板上集成备用电子元件，主电子元件和备用电子元件通过smt分别固定在对应的元件载板上，主电子元件和备用电子元件的电路通过继电器矩阵相互独立，继电器矩阵中的每个继电器两端分别连接主电子元件电路和对应的备用电子元件电路，正常工作时，继电器连接主电路，一旦主元件故障，继电器迅速切换至备用电路，微控芯片通过数字信号输出端口与继电器矩阵的控制电路相连。
5、进一步，所述元件载板集成的电子元件包括高压滤波电容器、igbts、mosfets中的一种或多种。
6、进一步，每个元件载板设配置快锁连接器，快锁连接器与元件载板上的电路相连。
7、进一步，元件载板上还安装有传感器，传感器与微控芯片的数据采集端口相连实时监测电路的关键参数。
8、进一步，所述传感器包括电流传感器、电压传感器、rtd，微控芯片采用卡尔曼滤波器处理噪声数据，对于电流和电压，微控芯片采用动态窗口检测，通过比较当前读数与过去一段时间内的平均值和标准差，判断是否存在异常波动，对于温度监测是基于元件的额定温升曲线，当温升速率异常或达到极限值，即刻发出预警。
9、量化主电子元件与备用电子元件冗余度配置方法为：统计每个元件的故障率λ、平均无故障时间mttf和系统需求的可靠度目标r；
10、每个元件的故障率λ:是指在给定的时间段内，一个元件发生故障的概率；
11、平均无故障时间mttf是一个统计量，表示在正常操作条件下，新元件从开始运作到发生第一次故障的平均预期时间；系统需求的可靠度目标r是衡量系统在特定时间段内能持续正常工作的概率，表达的是系统在预定条件和时间内完成其功能的能力；
12、建立判断公式：
13、r＝(1-e-λ·mttf)n×(1-(1-e-λ·mttf)m)；
14、其中，n为系统中主元件的数量，m为备用元件的数量；根据判断公式计算出最优的备用元件数量m，使得系统整体的可靠度最大，同时成本效益比最优。
15、有益效果
16、本技术将适配器内部容易出现故障的电子元件集成在元件载板上，每一个元件载板上可以集成一种或多种电子元件，通过微控芯片监控电路工作状态，包括电流、电压、温度等关键参数，通过算法分析判断元件是否工作正常，采用微控制器mcu配合高精度传感器，配合定制化的故障诊断算法，实现对每个关键元件的健康状态评估，当元件载板上的某一个电子元件出现故障时，基于继电器的智能切换矩阵立即激活备用元件，无缝切换，确保电源输出稳定，故障检测后，故障模块的元件载板通过微控芯片发出控制信号启动对应微型电机，微型电机的电机轴转动带动螺旋杆旋出第二固定板，从而使得顶出板将底板向上顶出，进而使得元件载板上的顶块顶开顶板，微控芯片同时发出故障指示，便于工作人员取出故障的元件载板。
17、本技术的高压大功率稳压电源智能适配器结构带来以下显著的有益效果：
18、本发明融合了先进的智能化技术与模块化设计理念，从根本上改变了高压电源适配器的运维模式。该智能适配器通过一系列创新设计，显著增强了系统在严苛应用环境中的稳定性和可靠性，同时优化了维护流程，降低了维护成本。
19、核心亮点在于其独特的元件载板模块化设计，每个载板集成了可快速更换的电子元件，包括高压滤波电容器、igbts、mosfets等关键部件，且巧妙地配置了主备元件，一旦检测到故障，微控芯片111即刻启动智能切换机制，无缝切换至备用元件，确保电力供应不中断。这一设计极大减少了因单点故障导致的系统停机，提升了系统的连续运行能力。
20、微控芯片111作为智能中枢，集成精密传感器网络和基于机器学习的故障预测算法，实现了对系统状态的实时监控和深度分析，能够精确识别故障类型并预测潜在问题，有效预防了故障的发生。通过动态数据处理和预警系统，维护人员能迅速定位问题，缩短故障排查时间，提升了维护效率。
21、此外，本发明还创新性地采用了自动化故障元件移除机制，利用微型电机驱动的顶出结构，简化了故障模块的更换流程，减轻了人工操作负担，确保了更换过程的安全与便捷。同时，元件载板的标准化设计和兼容性测试确保了不同供应商产品的互换性，进一步提升了维护的灵活性和系统的可扩展性。
22、在成本与可靠性之间取得平衡，本发明通过精确量化主备元件的冗余度，基于系统可靠度目标，计算最优的备用元件数量，确保了在满足高可靠性的前提下，避免了不必要的成本浪费。这一精细化管理策略，结合全面的成本效益分析，使得该智能适配器成为高压大功率应用领域中兼顾经济性和可靠性的理想解决方案。
23、综上所述，本发明的高压大功率稳压电源智能适配器结构，凭借其卓越的智能化监控能力、高效的故障响应与切换机制、便捷的模块化维护设计，以及精细的成本与可靠性平衡策略，为电力电子技术领域带来了前所未有的可靠性提升和运维效率优化，具有显著的实用价值和推动行业进步的创新意义。
1.高压大功率稳压电源的智能适配器结构，其特征在于，包括适配器外壳(100)，所述适配器外壳(100)内部安装有若干个可拆卸的元件安装机构，每个所述元件安装机构均包括有一个元件载板(104)，所述元件载板(104)上安装有可替换的电子元件，所述元件载板(104)的顶部固定安装有顶块(103)，所述适配器外壳(100)内部对应若干顶块(103)的位置开设有一个检修槽(101)，所述检修槽(101)的底部对应每一个顶块(103)设有对应的顶板(102)，所述顶板(102)与检修槽(101)的底板铰接，所述检修槽(101)的顶部铰设有密封盖，所述检修槽(101)的内部填充有防潮隔垫，所述元件载板(104)的底部固定在底板(105)上，所述适配器外壳(100)内在安装底板(105)的位置固设有第一固定板(106)，所述底板(105)嵌设在第一固定板(106)内，所述适配器外壳(100)内在第一固定板(106)的下部还固设有第二固定板(107)，所述第二固定板(107)上对应每一个底板(105)的底部分别抵靠设有顶出板(108)，所述顶出板(108)的底部固设有螺旋杆(109)，所述第二固定板(107)与螺旋杆(109)接触的位置设有相匹配的螺纹，所述螺旋杆(109)的底部固定连接一个微型电机(110)，所述适配器外壳(100)的内部还安装有微控芯片(111)。
2.根据权利要求1所述的高压大功率稳压电源的智能适配器结构，其特征在于，元件载板(104)包括主载板和备用载板，主载板上集成主电子元件，备用载板上集成备用电子元件，主电子元件和备用电子元件通过smt分别固定在对应的元件载板(104)上，主电子元件和备用电子元件的电路通过继电器矩阵相互独立，继电器矩阵中的每个继电器两端分别连接主电子元件电路和对应的备用电子元件电路，正常工作时，继电器连接主电路，一旦主元件故障，继电器迅速切换至备用电路，微控芯片(111)通过数字信号输出端口与继电器矩阵的控制电路相连。
3.根据权利要求2所述的高压大功率稳压电源的智能适配器结构，其特征在于，所述元件载板(104)集成的电子元件包括高压滤波电容器、igbts、mosfets中的一种或多种。
4.根据权利要求2所述的高压大功率稳压电源的智能适配器结构，其特征在于，每个元件载板(104)设配置快锁连接器，快锁连接器与元件载板(104)上的电路相连。
5.根据权利要求1所述的高压大功率稳压电源的智能适配器结构，其特征在于，元件载板(104)上还安装有传感器，传感器与微控芯片(111)的数据采集端口相连实时监测电路的关键参数。
6.根据权利要求5所述的高压大功率稳压电源的智能适配器结构，其特征在于，所述传感器包括电流传感器、电压传感器、rtd，微控芯片(111)采用卡尔曼滤波器处理噪声数据，对于电流和电压，微控芯片(111)采用动态窗口检测，通过比较当前读数与过去一段时间内的平均值和标准差，判断是否存在异常波动，对于温度监测是基于元件的额定温升曲线，当温升速率异常或达到极限值，即刻发出预警。
7.量化权利要求3或4所述的高压大功率稳压电源的智能适配器结构的主电子元件与备用电子元件冗余度的配置方法，其特征在于：统计每个元件的故障率λ、平均无故障时间mttf和系统需求的可靠度目标r；
