專利名稱：一種全隔離交直流混合輸入切換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及切換裝置，特別涉及一種全隔離交直流混合輸入切換裝置。
背景技術(shù)：
目前市場上有實現(xiàn)交直流混合輸入的轉(zhuǎn)換器，均可以實現(xiàn)兩路輸入交直流的轉(zhuǎn)換，但是市場上的轉(zhuǎn)換器大致上有兩種模式第一種兩路輸入交直流的轉(zhuǎn)換裝置是將直流的負(fù)極和交流整流后的負(fù)極直接短接方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，如附圖I所示。應(yīng)用在光伏發(fā)電領(lǐng)域中，該交直流混合輸入裝置由于輸入端未進(jìn)行隔離，如果存在接地端時，光伏輸入PV極板的負(fù)極與交流的輸入接地點間會形成電勢差，必然存在一定的安全隱患。另外一種交直流混合輸入裝置，它是將直流輸入和交流輸入分別進(jìn)行全隔離的直流DC/DC變換和AC/DC變換，然后再進(jìn)行直流并聯(lián)、均流控制實現(xiàn)混合輸入，如附圖2所示。該裝置實現(xiàn)全隔離轉(zhuǎn)換，解決了第一種兩路輸入交直流的轉(zhuǎn)換的安全隱患，但是整體的功率回路和負(fù)載的開關(guān)電源線路形成了資源上的重復(fù)，相當(dāng)于主功率回路做了 3套，轉(zhuǎn)換效率多了一級損耗，成本較高。
發(fā)明內(nèi)容鑒于上述技術(shù)的不足，本實用新型提供一種全隔離交直流混合輸入切換裝置。本實用新型采用以下方案實現(xiàn)一種全隔離交直流混合輸入切換裝置，包括直流輸入端、交流輸入端以及混合輸出端，其特征在于，還包括—第一切換開關(guān)，光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出的直流經(jīng)所述直流輸入端與該第一切換開關(guān)連接，一第二切換開關(guān)，交流發(fā)電系統(tǒng)的輸出經(jīng)所述交流輸入端與該第二切換開關(guān)連接；一切換單元，所述的第一、二切換開關(guān)的輸出端與該切換單元連接；一主控制板，該主控制板控制所述的第一、二切換開關(guān)以及切換單元的開關(guān)切換；一直流電壓采樣電路，該直流電壓采樣電路采集所述直流輸入端的電壓信號給所述的主控制板；一交流電壓隔離采樣電路，該交流電壓隔離采樣電路采集所述交流輸入端的電壓信號給所述的主控制板；以及一供電電路，該供電電路的輸入端分別與所述直流輸入端以及交流輸入端連接，輸出端為所述主控制板供電。在本實用新型一實施例中，所述的交流發(fā)電系統(tǒng)包括風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)或生物能發(fā)電系統(tǒng)或柴油機(jī)發(fā)電系統(tǒng)。在本實用新型一實施例中，所述第一切換開關(guān)為雙刀單擲繼電器，所述第二切換開關(guān)為雙刀單擲繼電器，所述切換單元由第一單刀雙擲繼電器和第二單刀雙擲繼電器構(gòu)成或者由雙刀雙擲繼電器構(gòu)成。在本實用新型一實施例中，所述的供電電路包括DC/DC隔離電路和AC/DC隔離電路，所述的DC/DC隔離電路的輸入端與所述直流輸入端連接；所述AC/DC隔離電路所述交流輸入端連接。在本實用新型一實施例中，所述的主控制板包括光伏電壓及MPPT判斷模塊、交流電壓判斷模塊以及切換控制模塊；所述的光伏電壓及MPPT判斷模塊的輸入端與所述直接電壓采樣電路的輸出端連接，該光伏電壓及MPPT判斷模塊的輸出端與所述切換控制模塊連接；所述交流電壓判斷模塊的輸入端與所述交流電壓隔離采樣電路的輸出端連接，該交流電壓判斷模塊的輸出端與所述的切換控制模塊連接；所述的切換控制模塊與所述第一、二切換開關(guān)以及切換單元的控制端連接。在本實用新型一實施例中，所述的主控制板還包括顯示模塊以及通訊控制模塊，所述的顯示模塊和通訊控制模塊與所述的切換控制模塊連接。在本實用新型一實施例中，所述的主控制板還包括一輸出電流判斷模塊，該輸出電流判斷模塊與所述的切換控制模塊連接，用以接收一電流互感器的信號；所述的電流互感器設(shè)置于所述混合輸出端。在本實用新型一實施例中，所述的主控制板還包括一輸出電壓判斷模塊，該輸出電壓判斷模塊與所述的切換控制模塊連接，用以采集所述混合輸出端的電壓信號。在本實用新型一實施例中，所述的交流電壓判斷模塊是一風(fēng)能質(zhì)量判斷模塊或生物能質(zhì)量判斷模塊。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的全隔離交直流混合輸入切換裝置具有如下優(yōu)勢I、該裝置在切換過程中實現(xiàn)交流零火線與直流正負(fù)極一起切換模式，實現(xiàn)了交直流輸入實現(xiàn)電氣隔離狀態(tài)下的快速轉(zhuǎn)換，克服了以往技術(shù)不隔離采樣或共零線切換存在的安全可靠性隱患等弊端；2、節(jié)省功率級變換電路，實現(xiàn)低成本交直流輸入全隔離切換；3、實現(xiàn)全隔離低成本安全高效的備份電源切換功能，滿足現(xiàn)在通訊、數(shù)據(jù)設(shè)備對新能源交直流混合輸入電源日益增長的安全和高效需求。

圖I是傳統(tǒng)無隔離交直流混合輸入切換裝置原理圖。圖2是傳統(tǒng)全隔離交直流混合輸入切換裝置原理圖。圖3是本實用新型系統(tǒng)原理框圖。圖4是本實用新型應(yīng)用于太陽能和風(fēng)能混合交直流輸入切換裝置。圖5是本實用新型應(yīng)用于太陽能和生物能混合交直流輸入切換裝置。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型做進(jìn)一步說明。本實施例是將太陽能和風(fēng)能的混合交直流輸入電壓及輸出電流采樣都實現(xiàn)全隔離采樣，并且在切換回路中增加零火線及正負(fù)極切換裝置，使得切換后備份供電電源和主供電電源及輸出回路都不存在電氣連接，在保障切換過程的穩(wěn)定性外也為今后備份電源的更換和維護(hù)提高了可操作性及安全性，填補了現(xiàn)有技術(shù)在交直流混合輸入實現(xiàn)全隔離低成本切換控制一個空白。如圖3所示，本實施例提供一種全隔離交直流混合輸入切換裝置，包括直流輸入端、交流輸入端以及混合輸出端，其特征在于，還包括一第一切換開關(guān)，光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出的直流經(jīng)所述直流輸入端與該第一切換開關(guān)連接，一第二切換開關(guān)，交流發(fā)電系統(tǒng)的輸出經(jīng)所述交流輸入端與該第二切換開關(guān)連接；一切換單元30，所述的第一、二切換開關(guān)的輸出端與該切換單元連接；一主控制板40，該主控制板40控制所述的第一、二切換開關(guān)以及切換單元30的開關(guān)切換；一直流電壓采樣電路21，該直流電壓采樣電路21采集所述直流輸入端的電壓信號給所述的主控制板；一交流電壓隔離采樣電路22，該交流電壓隔離采樣電路22采集所述交流輸入端的電壓信號給所述的主控制板；以及一供電電路33，該供電電路33的輸入端分別與所述直流輸入端以及交流輸入端連接，輸出端為所述主控制板供電。具體的，請參見圖4，圖4是本實用新型應(yīng)用于太陽能和風(fēng)能混合交直流輸入切換裝置太陽能和風(fēng)能混合交直流輸入切換裝置，其包括直流輸入端CN1、交流輸入端CN2、混合輸出端CN3、供電電路、采樣電路、電流互感器CTlA以及主控制板40，還包括連接直流輸入端CNl正負(fù)極PV+、PV-的第一切換開關(guān)K1、連接交流輸入端CN2的第二切換開關(guān)K2、切換單元30，直流輸入端CNl接至光伏發(fā)電系統(tǒng)，交流輸入端CN2接至風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)，電流互感器CTlA的輸出端接至主控板40的切換控制模塊43，實現(xiàn)對負(fù)載的檢測和保護(hù)功能。其中，供電電路33由太陽能PV輸入、交流風(fēng)能采用隔離供電電路進(jìn)行電能隔離變換對主控制板40進(jìn)行雙備份供電，連接直流輸入端CNl的DC/DC隔離電路31和連接交流輸入端CN2的AC/DC隔離電路32構(gòu)成，DC/DC隔離電路31輸出端、AC/DC隔離電路32輸出端均接至主控制板40。其中，采樣電路包括連接直流輸入端CNl的直流電壓采樣電路21和連接交流輸入端CN2的交流電壓采樣電路32，采樣電路的輸出端接至主控制板40，切換單元30的輸入端分別接至第一切換開關(guān)Kl的另一端、第二切換開關(guān)K2的另一端，切換單元30的輸出端接至混合輸出端CN3，主控制板40分別接至第一切換開關(guān)Kl的控制端、第二切換開關(guān)K2的控制端、切換單元30的控制端。在本實施例中第一切換開關(guān)Kl為雙刀單擲繼電器，第二切換開關(guān)K2為雙刀單擲繼電器，切換單元30由第一單刀雙擲繼電器K3和第二單刀雙擲繼電器K4構(gòu)成。第一切換開關(guān)Kl常開觸點一端的一引腳I、另一引腳2分別接至直流輸入端CNl正負(fù)極PV+、PV-，第一切換開關(guān)Kl常開觸點另一端的一引腳3接至第一單刀雙擲繼電器K3的常閉端9，第一切換開關(guān)Kl常開觸點另一端的另一引腳接4至第二單刀雙擲繼電器K4的常閉端12，第二切換開關(guān)K2常開觸點一端的一引腳5、另一引腳6分別接至交流輸入端CN2，第二切換開關(guān)K2常開觸點另一端的一引腳7接至第一單刀雙擲繼電器K3的常開端10，第二切換開關(guān)K2常開觸點另一端的另一引腳8接至第二單刀雙擲繼電器K4的常開端13，第一單刀雙擲繼電器K3的公共端11、第二單刀雙擲繼電器K4的公共端14分別接至混合輸出端CN3。主控制板40包括光伏電壓及MPPT判斷模塊41、風(fēng)能電質(zhì)量判斷模塊42、輸出電流判斷模塊47、輸出電壓判斷模塊44、切換控制模塊43、顯示模塊45、通訊控制模塊46，光伏電壓及MPPT判斷模塊41接至直流電壓采樣電路21的輸出端，光伏電壓及MPPT判斷模塊41的輸出端接至切換控制模塊43，風(fēng)能電質(zhì)量判斷模塊42接至交流電壓采樣電路22的輸出端，風(fēng)能電質(zhì)量判斷模塊42的輸出端接至切換控制模塊43，切換控制模塊43分別接至第一切換開關(guān)Kl的控制端、第二切換開關(guān)K2的控制端、第一單刀雙擲繼電器K3的控制端、第二單刀雙擲繼電器K4的控制端、顯示模塊45、通訊控制模塊46，輸出電壓判斷模塊44的輸入端接至混合輸出端CN3,輸出電壓判斷模塊44的輸出端接至切換控制模塊43,輸出電流判斷模塊47與所述的切換控制模塊43連接，用以接收一電流互感器CTlA的信號；所述的電流互感器CTlA設(shè)置于所述混合輸出端。實施例2本實施例是將太陽能和生物能的混合交直流輸入電壓及輸出電流采樣都實現(xiàn)全隔離采樣，并且在切換回路中增加零火線及正負(fù)極切換裝置，如附圖5所示，太陽能和生物能混合交直流輸入切換裝置，包括直流輸入端CN1、交流輸入端CN2、混合輸出端CN3、供電電路、采樣電路、電流互感器CTlA以及主控制板40，還包括連接所述直流輸入端CNl正負(fù)極PV+、PV-的第一切換開關(guān)K1、連接所述交流輸入端CN2的第二切換開關(guān)K2、切換單元30，所述直流輸入端CNl接至光伏發(fā)電系統(tǒng)，所述交流輸入端CN2接至生物能發(fā)電系統(tǒng)，所述電流互感器CTlA的輸出端接至主控板40的切換控制模塊43，實現(xiàn)對負(fù)載的檢測和保護(hù)功能。其中，供電電路由太陽能PV輸入、生物能采用隔離供電電路進(jìn)行電能隔離變換對主控制板40進(jìn)行雙備份供電，連接直流輸入端CNl的DC/DC隔離電路31和連接交流輸入端CN2的AC/DC隔離電路32構(gòu)成，所述DC/DC隔離電路31輸出端、所述AC/DC隔離電路32輸出端均接至所述主控制板40。其中，采樣電路包括連接直流輸入端CNl的直流電壓采樣電路21和連接交流輸入端CN2的交流電壓采樣電路32，所述采樣電路的輸出端接至主控制板40，所述切換單元30的輸入端分別接至第一切換開關(guān)Kl的另一端、第二切換開關(guān)K2的另一端，所述切換單元30的輸出端接至混合輸出端CN3，所述主控制板40分別接至第一切換開關(guān)Kl的控制端、第二切換開關(guān)K2的控制端、切換單元30的控制端。在本實施例中所述第一切換開關(guān)Kl為雙刀單擲繼電器，所述第二切換開關(guān)K2為雙刀單擲繼電器，所述切換單元30由雙刀雙擲繼電器K5構(gòu)成。所述第一切換開關(guān)Kl常開觸點一端的一引腳4、另一引腳5分別接至直流輸入端CNl正負(fù)極PV+、PV-，所述第一切換開關(guān)Kl常開觸點另一端的一引腳3接至雙刀雙擲繼電器K5常閉端的一引腳15，所述第一切換開關(guān)Kl常開觸點另一端的另一引腳4接至雙刀雙擲繼電器K5常閉端的另一引腳17，所述第二切換開關(guān)K2常開觸點一端的一引腳5、另一引腳6分別接至交流輸入端CN2，所述第二切換開關(guān)K2常開觸點另一端的一引腳接7至雙刀雙擲繼電器K5常開端的一引腳16，所述第二切換開關(guān)K2常開觸點另一端的另一引腳8接至雙刀雙擲繼電器K5常開端的另一引腳18，所述雙刀雙擲繼電器K5公共端19、20接至混合輸出端CN3。所述主控制板40包括光伏電壓及MPPT判斷模塊41、生物能質(zhì)量判斷模塊42、輸出電壓判斷模塊44、輸出電流判斷模塊47、切換控制模塊43、顯示模塊45、通訊控制模塊46，所述光伏電壓及MPPT判斷模塊41接至所述直流電壓采樣電路21的輸出端，所述光伏電壓及MPPT判斷模塊41的輸出端接至切換控制模塊43，生物能質(zhì)量判斷模塊42接至所述交流電壓采樣電路22的輸出端，生物能質(zhì)量判斷模塊42的輸出端接至切換控制模塊43，所述切換控制模塊43分別接至第一切換開關(guān)Kl的控制端、第二切換開關(guān)K2的控制端、雙刀雙擲繼電器K5的控制端、顯示模塊45、通訊控制模塊46，所述輸出電壓判斷模塊44的輸入端接至混合輸出端CN3,所述輸出電壓判斷模塊44的輸出端接至切換控制模塊43,輸出電流判斷模塊47與所述的切換控制模塊43連接，用以接收一電流互感器CTlA的信號；所述的電流互感器CTlA設(shè)置于所述混合輸出端。上列較佳實施例，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)?！?br> 權(quán)利要求1.一種全隔離交直流混合輸入切換裝置，包括直流輸入端、交流輸入端以及混合輸出端，其特征在于，還包括 一第一切換開關(guān)，光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出的直流經(jīng)所述直流輸入端與該第一切換開關(guān)連接， 一第二切換開關(guān)，交流發(fā)電系統(tǒng)的輸出經(jīng)所述交流輸入端與該第二切換開關(guān)連接； 一切換單元，所述的第一、二切換開關(guān)的輸出端與該切換單元連接； 一主控制板，該主控制板控制所述的第一、二切換開關(guān)以及切換單元的開關(guān)切換； 一直流電壓采樣電路，該直流電壓采樣電路采集所述直流輸入端的電壓信號給所述的主控制板； 一交流電壓隔離采樣電路，該交流電壓隔離采樣電路采集所述交流輸入端的電壓信號給所述的主控制板；以及 一供電電路，該供電電路的輸入端分別與所述直流輸入端以及交流輸入端連接，輸出端為所述主控制板供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全隔離交直流混合輸入切換裝置，其特征在于所述的交流發(fā)電系統(tǒng)包括風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)或生物能發(fā)電系統(tǒng)或柴油機(jī)發(fā)電系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全隔離交直流混合輸入切換裝置，其特征在于所述第一切換開關(guān)為雙刀單擲繼電器，所述第二切換開關(guān)為雙刀單擲繼電器，所述切換單元由第一單刀雙擲繼電器和第二單刀雙擲繼電器構(gòu)成或者由雙刀雙擲繼電器構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全隔離交直流混合輸入切換裝置，其特征在于所述的供電電路包括DC/DC隔離電路和AC/DC隔離電路，所述的DC/DC隔離電路的輸入端與所述直流輸入端連接；所述AC/DC隔離電路所述交流輸入端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全隔離交直流混合輸入切換裝置，其特征在于所述的主控制板包括光伏電壓及MPPT判斷模塊、交流電壓判斷模塊以及切換控制模塊； 所述的光伏電壓及MPPT判斷模塊的輸入端與所述直接電壓采樣電路的輸出端連接，該光伏電壓及MPPT判斷模塊的輸出端與所述切換控制模塊連接； 所述交流電壓判斷模塊的輸入端與所述交流電壓隔離采樣電路的輸出端連接，該交流電壓判斷模塊的輸出端與所述的切換控制模塊連接； 所述的切換控制模塊與所述第一、二切換開關(guān)以及切換單元的控制端連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的全隔離交直流混合輸入切換裝置，其特征在于所述的主控制板還包括顯示模塊以及通訊控制模塊，所述的顯示模塊和通訊控制模塊與所述的切換控制豐吳塊連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的全隔離交直流混合輸入切換裝置，其特征在于所述的主控制板還包括一輸出電流判斷模塊，該輸出電流判斷模塊與所述的切換控制模塊連接，用以接收一電流互感器的信號；所述的電流互感器設(shè)置于所述混合輸出端。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的全隔離交直流混合輸入切換裝置，其特征在于所述的主控制板還包括一輸出電壓判斷模塊，該輸出電壓判斷模塊與所述的切換控制模塊連接，用以采集所述混合輸出端的電壓信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的全隔離交直流混合輸入切換裝置，其特征在于所述的交流電壓判斷模塊是一風(fēng)能質(zhì)量判斷模塊或生物能質(zhì)量判斷模塊。
專利摘要本實用新型涉及一種全隔離交直流混合輸入切換裝置，包括直流輸入端、交流輸入端以及混合輸出端，其特征在于，還包括一第一切換開關(guān)，光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出的直流經(jīng)所述直流輸入端與該第一切換開關(guān)連接，一第二切換開關(guān)，交流發(fā)電系統(tǒng)的輸出經(jīng)所述交流輸入端與該第二切換開關(guān)連接；一切換單元，所述的第一、二切換開關(guān)的輸出端與該切換單元連接；一主控制板，該主控制板控制所述的第一、二切換開關(guān)以及切換單元的開關(guān)切換；本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，具備低成本、全隔離、快速轉(zhuǎn)換的特點。
文檔編號H02J9/04GK202798112SQ20122050167
公開日2013年3月13日 申請日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月28日
發(fā)明者曾奕彰 申請人:漳州科華技術(shù)有限責(zé)任公司