專利名稱：高壓直流供電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源與不間斷電源供電技術(shù)，特別是指一種高壓直流電源和直流供電配電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著金融、證券交易中心、海關(guān)、政府等單位業(yè)務(wù)的不斷推進(jìn)，傳統(tǒng)業(yè)務(wù)與支撐傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的相關(guān)用電設(shè)備的不斷萎縮，隨之帶來的是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與新型相關(guān)設(shè)備的快速膨脹。而給這些設(shè)備供電的電源仍然采用傳統(tǒng)的交流不間斷電源系統(tǒng)(UPS)供電。隨著轉(zhuǎn)型業(yè)務(wù)與增值業(yè)務(wù)量的快速增長(zhǎng)，交流UPS供電的模式在這些單位系統(tǒng)中安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性等方面的問題越來越 嚴(yán)重，主要體現(xiàn)在以下幾方面
能耗高。由于交流UPS中采用了逆變器，蓄電池組接在逆變器前級(jí)，電源轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)多，這就導(dǎo)致效率很低。為保證設(shè)備用電的安全可靠性，目前在交流UPS電源系統(tǒng)中，基本上采用1+1并機(jī)冗余備份系統(tǒng)或2+1并機(jī)冗余備份系統(tǒng)，這就使得系統(tǒng)效率進(jìn)一步降低。由于UPS是一個(gè)整體設(shè)備，考慮到后期發(fā)展規(guī)劃，機(jī)房建設(shè)初期，UPS系統(tǒng)建設(shè)就必須一次到位，但實(shí)際使用中業(yè)務(wù)的發(fā)展是一個(gè)漸進(jìn)的過程，這就使得UPS的平均使用效率更低。綜合上述原因，交流UPS系統(tǒng)的平均使用效率一般只有50%。
安全可靠性低。交流UPS電源系統(tǒng)中，就單臺(tái)設(shè)備而言，通過冗余技術(shù)可以使其UPS供電的可靠性大為提高，但就整個(gè)UPS供電系統(tǒng)而言，有很多不可備份的系統(tǒng)單點(diǎn)故障點(diǎn)，比如同步并機(jī)板、靜態(tài)開關(guān)、輸出切換開關(guān)等，這些單點(diǎn)故障點(diǎn)，都可能導(dǎo)致整個(gè)供電系統(tǒng)“停電”癱瘓。另外，蓄電池組接在逆變器前級(jí)，一旦逆變器出現(xiàn)故障，就能導(dǎo)致整個(gè)供電系統(tǒng)“停電”癱瘓。在線維護(hù)、擴(kuò)容難度大。由于交流UPS擴(kuò)容涉及到交流電的頻率、電壓、相序、相位、波形等同步的問題，不像直流系統(tǒng)中擴(kuò)容只關(guān)注電壓一個(gè)參數(shù)。所以交流UPS每一次在線擴(kuò)容都是一次艱巨的風(fēng)險(xiǎn)操作，甚至可能因?yàn)閁PS制造商自身產(chǎn)品升級(jí)更新?lián)Q代使得UPS擴(kuò)容不可能，導(dǎo)致UPS設(shè)備單臺(tái)故障時(shí)無法替換。建設(shè)投資成本大。隨著業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)與新型相關(guān)設(shè)備的快速膨脹，按照現(xiàn)有的設(shè)備供電模式，每年需要建設(shè)大量的新的交流UPS系統(tǒng)。投資建設(shè)成本很大，尤其是涉及核心網(wǎng)絡(luò)、重要業(yè)務(wù)平臺(tái)、VIP客戶業(yè)務(wù)等重要場(chǎng)景，從保障安全角度出發(fā)，往往選用進(jìn)口 UPS系統(tǒng)，這就使得建設(shè)成本進(jìn)一步加大。
我國(guó)早在20世紀(jì)90年代計(jì)算機(jī)電源全面實(shí)現(xiàn)了開關(guān)電源化，率先完成計(jì)算機(jī)電源更新?lián)Q代。進(jìn)入90年代以來開關(guān)電源已廣泛應(yīng)用在各種電子、電器設(shè)備、程控交換機(jī)、通訊、電力檢測(cè)設(shè)備電源和控制設(shè)備電源之中?，F(xiàn)在大多數(shù)設(shè)備內(nèi)部都有一個(gè)開關(guān)電源，當(dāng)輸入為交流電時(shí)，整流橋?qū)ǚ较蚴墙惶孀兓?，?jīng)整流后變換成一個(gè)波動(dòng)的高壓直流電，然后再經(jīng)過DC/DC電路變化降壓成CPU、LED和各類電子元器件能正常工作的低壓直流電。當(dāng)輸入為高壓直流電時(shí)，整流橋是單邊導(dǎo)通的，而且導(dǎo)通方向不變，此時(shí)在整流橋后端得到一個(gè)穩(wěn)定的高壓直流電，在經(jīng)過DC/DC電路變化降壓成CPU、LED和各類電子元器件能正常工作的低壓直流電。因此只要給開關(guān)電源輸入一個(gè)合適的直流電壓，開關(guān)電源完全能夠正常工作。我們知道當(dāng)交流電為220V時(shí)，其實(shí)際峰值電壓有311V，這就要求元器件的耐壓等級(jí)都要高于峰值電壓。所以我們選擇的270V的直流電壓低于交流電工作時(shí)的最高電壓，有利于元器件的耐壓安全性和可靠性。當(dāng)輸入為交流220V時(shí)，其等效直流電壓是220V(考慮功率因數(shù)時(shí)更低)。用電設(shè)備的功率恒定時(shí)，根據(jù)歐姆定律，電壓升高，電流下降。當(dāng)輸入270V的直流電時(shí)，電壓升高了，電流減小為交流的O. 81倍。根據(jù)熱量計(jì)算公式Q1 =KXI2 XRXT，假設(shè)開關(guān)電源的輸入電阻R不變，開關(guān)電源的發(fā)熱量在270V直流輸入時(shí)為Q2 = KX0.81IX0.81IXRXT=O. 656Q1.其中K為熱量轉(zhuǎn)化系數(shù)，T為單位時(shí)間。由計(jì)算結(jié)果得知，開關(guān)電源長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)整流二極管R不變，在直流輸入工作時(shí)產(chǎn)生的熱量大約是交流輸入工作時(shí)產(chǎn)生熱量的1/2左右。而在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)二極管的伏安特性，整流二極管在直流輸入時(shí)的等效電阻遠(yuǎn)小于交流輸入時(shí)的等效電阻R。所以，開關(guān)電源在實(shí)際工作時(shí)產(chǎn)生的發(fā)熱量遠(yuǎn)不到交流輸入時(shí)的1/2。因此，對(duì)現(xiàn)有的開關(guān)電源，高壓直流供電在節(jié)能、提高效率及提高安全可靠性方面確實(shí)比交流供電要好。

近年來，隨著科技技術(shù)的不斷發(fā)展，各種新型精密用電設(shè)備得到了廣泛應(yīng)用，對(duì)于電源的安全及可靠性提出了更高的要求。隨著電源和供電技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了新型的高壓直流供電系統(tǒng)。新型高壓直流供電系統(tǒng)與傳統(tǒng)的UPS供電相比較，在安全可靠性，節(jié)能率，可維護(hù)性和建設(shè)成本等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，并且已經(jīng)在數(shù)據(jù)中心中推廣使用高壓直流供電系統(tǒng)，替代傳統(tǒng)的UPS供電。但是隨著新型高壓直流供電系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，用電設(shè)備越來越復(fù)雜，遇到了一些新的技術(shù)問題，含有開關(guān)電源的設(shè)備支持高壓直流供電，但是非開關(guān)電源的設(shè)備就無法使用了高壓直流供電，只能使用交流供電。所以，即使高壓直流供電有明顯的優(yōu)勢(shì)，也不能應(yīng)用到所有的用電場(chǎng)所，難以發(fā)揮高壓直流供電的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)高壓直流供電一旦出現(xiàn)停電故障，并且蓄電池組電力耗盡的情況下，用電設(shè)備將處于“停電”狀態(tài)。如果有其他備用電源的話，就可以通過切換裝置切快速換至備用電源恢復(fù)電力供應(yīng)。鑒于上述兩方面的原因，要將高壓直流供電推廣到其他應(yīng)用領(lǐng)域，發(fā)揮高壓直流供電的優(yōu)勢(shì)，我們需要發(fā)展一種新型的高壓直流供電系統(tǒng)，適用于任何用電場(chǎng)合，滿足所有用電設(shè)備的供電要求。該高壓直流系統(tǒng)提供直流電的同時(shí)，又可以輸出交流電。同時(shí)高壓直流電和交流電作為互為備份的電源，
進(jìn)一步提高了系統(tǒng)供電的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供了一種新型的高壓直流供電系統(tǒng)。該系統(tǒng)可輸出直流電，又可以根據(jù)需要切換輸出交流電，可使高壓直流供電適用于大部分應(yīng)用領(lǐng)域，具有明顯節(jié)能效果、安全可靠性高、維護(hù)簡(jiǎn)單、投資成本低等特點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案包括高壓直流電源、備用交流電源以及用于將高壓直流電源和備用交流電源互鎖切換后輸出給用電設(shè)備的交直流切換輸出單元。高壓直流電源輸出標(biāo)稱電壓為240V，實(shí)際電壓為270V，工作電壓范圍為204V至292V，連續(xù)可調(diào)。進(jìn)一步地，所述交直流切換單元包括直流輸入端和交流輸入端，直流輸入端與高壓直流電源輸出端相連，交流輸入端與備用交流電源輸出端相連；交直流切換輸出單元的輸出端具有一個(gè)帶互鎖功能的選擇開關(guān)，該交直流切換輸出單元在交直流雙輸入的情況下，對(duì)于開關(guān)電源設(shè)備通過切換裝置可以輸出直流電，對(duì)于非開關(guān)電源設(shè)備，可以通過切換裝置輸出交流電。同時(shí)，在高壓直流電源出現(xiàn)故障時(shí)，可以通過切換裝置向用電設(shè)備輸出備用交流電。進(jìn)一步地，所述高壓直流電源包括交流輸入單元、整流模塊以及蓄電池組。其中1)交流輸入單元，包括用于切換雙路交流電源輸入(市電和發(fā)電機(jī))的手動(dòng)/自動(dòng)切換裝置和交流監(jiān)測(cè)單元，將兩路交流電源輸入與整流模塊的輸入端相連；2)整流模塊，用于提供高壓直流電源，整流模塊的輸出端分出并聯(lián)的兩路，一路連接交直流切換輸出單元的直流輸入端，另一路連接蓄電池組；3)蓄電池組，用于在整流模塊不工作時(shí)通過交直流切換輸出單元向用電設(shè)備供電。進(jìn)一步地，所述交流監(jiān)測(cè)單元用于兩路輸入和交流母線的電信號(hào)的測(cè)量，還可以根據(jù)兩路輸入狀態(tài)發(fā)出輸入切換裝置的控制信號(hào)。交流監(jiān)測(cè)單元包括檢測(cè)CPU、顯示界面以及用于測(cè)量三相電壓、電流和頻率的檢測(cè)電路。所述各檢測(cè)電路的輸出端均與檢測(cè)CPU的輸入相連接。測(cè)量的電壓、電流和頻率等電信號(hào)均能顯示在顯示界面，同時(shí)能發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)和控制信號(hào)。進(jìn)一步地，整流模塊，用于將交流電整流成直流電，輸出的電壓為204V至292V連續(xù)可調(diào)。整流模塊還可以給蓄電池充電或放電；整流模塊具有均流功能，在監(jiān)控系統(tǒng)的配合下具有休眠功能。整流模塊包括至少一個(gè)整流單元，每個(gè)整流單元包括主電路、控制電路和輔助電源電路三部分。主電路，包括防雷單元、EMC/EMI電路、交流濾波電路、功率變換電路、整流電路、直流一直流變換電路、直流濾波輸出電路。三相交流電輸入經(jīng)防雷單元與EMC/EMI電路后，進(jìn)行交流濾波；然后再經(jīng)功率變換電路后整流輸出；輸出到直流一直流變換電路，最后濾波輸出所需直流電?？刂齐娐罚ㄝ斎脒^欠壓保護(hù)單元、限流保護(hù)電路、輸出過壓保護(hù)電路、短路保護(hù)電路、穩(wěn)壓環(huán)路、取樣電路、PFC單元、PMW控制單元。其中PMW控制單元收集輸入過欠壓保護(hù)單元、限流保護(hù)電路、輸出過壓保護(hù)電路、短路保護(hù)電路、穩(wěn)壓環(huán)路的信號(hào)，匯總到功率變換電路中。穩(wěn)壓環(huán)路是從取樣電路中采集信息。取樣電路、短路保護(hù)電路、輸出過壓保護(hù)電路、限流保護(hù)電路全部從主電路中的直流濾波輸出電路中采集信息。主電路中交流濾波電路的相應(yīng)信息分別輸送到輸入過欠壓保護(hù)單元和PFC單元中，同時(shí)輸入過欠壓保護(hù)單元里的信息也輸送到PFC單元里。
輔助電源電路是為控制電路提供必要的電源。進(jìn)一步地，所述蓄電池組包括蓄電池管理單元和至少一組蓄電池。蓄電池組作為高壓直流電源的備用電力，直接與直流母線的蓄電池組連接端相連接，用于在整流模塊無法工作時(shí)向用電設(shè)備持續(xù)供電力；
蓄電池組在兩路交流輸入停電或整流模塊出現(xiàn)故障時(shí)，無需將直流電逆變成交流電，直接向電設(shè)備持續(xù)提供電力。蓄電池管理單元包括處理器、電壓測(cè)量電路和溫度檢測(cè)電路，處理器輸入端分別與電壓測(cè)量電路、溫度檢測(cè)電路的輸出端相連，實(shí)時(shí)采集每組蓄電池的電壓和溫度。進(jìn)一步地，備用交流電源，作為高壓直流供電系統(tǒng)的備用電源，向用電設(shè)備輸出交流電。該備用交流電源可以是市電或UPS，其輸出端與交直流切換單元的輸入端相連。備用交流電源還包括用于測(cè)量備用交流電源輸入狀態(tài)的交流監(jiān)測(cè)單元，。交流監(jiān)測(cè)單元包括檢測(cè)CPU、交流電壓測(cè)量電路和交流電流測(cè)量電路，交流電壓測(cè)量電路及交流電流測(cè)量電路的輸出端均與檢測(cè)CPU輸入端相連。
交直流切換輸出單元還包括通斷交流輸入的交流斷路器、通斷直流輸入的直流斷路器、通斷輸出的微型斷路器以及監(jiān)測(cè)交流直流切換輸出單元工作狀態(tài)的配電檢測(cè)單元，微型斷路器具有機(jī)械互鎖裝置；配電檢測(cè)單元包括電壓測(cè)量電路、電流測(cè)量電路和絕緣檢測(cè)電路。電 壓測(cè)量電路的測(cè)量端、電流測(cè)量電路的測(cè)量端均與交直流切換輸出單元的輸出端相連；交直流切換輸出單元的輸出端設(shè)有漏電流傳感器，所述絕緣檢測(cè)電路的檢測(cè)端與交直流切換輸出單元輸出端中的漏電流傳感器輸出端相連。絕緣檢測(cè)電路還包括一個(gè)絕緣檢測(cè)處理器，漏電流傳感器為一個(gè)軟磁鐵芯，絕緣檢測(cè)處理器輸入端與漏電流傳感器的輸出端相連，在交直流切換輸出單元輸出端任何一極發(fā)生接地故障時(shí)，及時(shí)將產(chǎn)生的絕緣信息傳送到監(jiān)控系統(tǒng)。進(jìn)一步地，本系統(tǒng)還包括監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)分別與交流監(jiān)測(cè)單元、整流模塊、蓄電池管理單元、備用交流監(jiān)測(cè)單元以及配電檢測(cè)單元通訊連接，讀取和下傳高壓直流供電系統(tǒng)所有的工作數(shù)據(jù)信息和控制命令。監(jiān)控系統(tǒng)包括顯示模塊和系統(tǒng)運(yùn)行管理單元，系統(tǒng)運(yùn)行管理單元輸出端與顯示模塊輸入端相連。顯示模塊用于顯示系統(tǒng)所有的數(shù)據(jù)信息，同時(shí)獲取用戶對(duì)系統(tǒng)操作的輸入。本發(fā)明的最明顯的特征是本發(fā)明提供一種高壓直流電源和備用交流電源雙輸入，輸出高壓直流電，又可通過交直流切換輸出單元輸出交流電，可使本高壓直流供電系統(tǒng)適用于大部分的應(yīng)用領(lǐng)域。同時(shí)該系統(tǒng)中的高壓直流電源和備用交流電源具有互為備份的作用。當(dāng)直流電源出現(xiàn)故障而停電時(shí)，可以通過交直流切換單元快速切換至備用交流電，繼續(xù)向設(shè)備供電。用戶也不需要對(duì)現(xiàn)有用電設(shè)備進(jìn)行任何改造，即可使用直流供電，大大提高供電的安全可靠性，同時(shí)減少能耗。


圖1為本發(fā)明供電系統(tǒng)的原理圖；圖2為本發(fā)明供電系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框 圖3為本發(fā)明供電系統(tǒng)中交流輸入單元原理圖4為本發(fā)明供電系統(tǒng)中整流模塊結(jié)構(gòu)框 圖5為本發(fā)明供電系統(tǒng)中交直流切換輸出單元原理圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。參照?qǐng)D1，本發(fā)明提供一種高壓直流供電系統(tǒng)，包括高壓直流電源、備用交流電源以及用于將高壓直流電源和備用交流電源互鎖切換后輸出給用電設(shè)備的交直流切換輸出單元。高壓直流電源輸出標(biāo)稱電壓為240V，實(shí)際電壓為270V，工作電壓范圍為204V至292V，連續(xù)可調(diào)。參照?qǐng)D5，交直流切換單元包括直流輸入端和交流輸入端，直流輸入端與高壓直流電源輸出端相連，交流輸入端與備用交流電源輸出端相連；交直流切換輸出單元的輸出端具有一個(gè)帶互鎖功能的選擇開關(guān)，該交直流切換輸出單元在交直流雙輸入的情況下，對(duì)于開關(guān)電源設(shè)備通過切換裝置可以輸出直流電，對(duì)于非開關(guān)電源設(shè)備，可以通過切換裝置輸出交流電。同時(shí)，在高壓直流電源出現(xiàn)故障時(shí)，可以通過切換裝置向用電設(shè)備輸出備用交流電。參照?qǐng)D2，高壓直流電源包括交流輸入單元、整流模塊以及蓄電池組。其中1)交流輸入單元，包括用于切換雙路交流電源輸入(市電和發(fā)電機(jī))的手 動(dòng)/自動(dòng)切換裝置(QA1、QA2)和交流監(jiān)測(cè)單元，將兩路交流電源輸入與整流模塊的輸入端相連；2)整流模塊，用于提供高壓直流電源，整流模塊的輸出端分出并聯(lián)的兩路，一路連接交直流切換輸出單元的直流輸入端，另一路連接蓄電池組；3)蓄電池組，用于在整流模塊不工作時(shí)通過交直流切換輸出單元向用電設(shè)備供電。參照?qǐng)D3，交流監(jiān)測(cè)單元用于兩路輸入和交流母線的電信號(hào)的測(cè)量，還可以根據(jù)兩路輸入狀態(tài)發(fā)出輸入切換裝置的控制信號(hào)。交流監(jiān)測(cè)單元包括檢測(cè)CPU、顯示界面以及用于測(cè)量三相電壓、電流和頻率的檢測(cè)電路。所述各檢測(cè)電路的輸出端均與檢測(cè)CPU的輸入相連接。測(cè)量的電壓、電流和頻率等電信號(hào)均能顯示在顯示界面，同時(shí)能發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)和控制信號(hào)。交流監(jiān)測(cè)單元還包括避雷器FV1、通斷避雷器的微斷路器QFVl以及通斷各個(gè)整流單元的微斷路器QPR1、QPR2......· QPRN。參照?qǐng)D4，整流模塊，用于將交流電整流成直流電，輸出的電壓為204V至292V連續(xù)可調(diào)。整流模塊還可以給蓄電池充電或放電；整流模塊具有均流功能，在監(jiān)控系統(tǒng)的配合下具有休眠功能。整流模塊包括至少一個(gè)整流單元，每個(gè)整流單元包括主電路、控制電路和輔助電源電路三部分。主電路，包括防雷單元、EMC/EMI電路、交流濾波電路、功率變換電路、整流電路、直流一直流變換電路、直流濾波輸出電路。三相交流電輸入經(jīng)防雷單元與EMC/EMI電路后，進(jìn)行交流濾波；然后再經(jīng)功率變換電路后整流輸出；輸出到直流一直流變換電路，最后濾波輸出所需直流電?？刂齐娐罚ㄝ斎脒^欠壓保護(hù)單元、限流保護(hù)電路、輸出過壓保護(hù)電路、短路保護(hù)電路、穩(wěn)壓環(huán)路、取樣電路、PFC單元、PMW控制單元。其中PMW控制單元收集輸入過欠壓保護(hù)單元、限流保護(hù)電路、輸出過壓保護(hù)電路、短路保護(hù)電路、穩(wěn)壓環(huán)路的信號(hào)，匯總到功率變換電路中。穩(wěn)壓環(huán)路是從取樣電路中采集信息。取樣電路、短路保護(hù)電路、輸出過壓保護(hù)電路、限流保護(hù)電路全部從主電路中的直流濾波輸出電路中采集信息。主電路中交流濾波電路的相應(yīng)信息分別輸送到輸入過欠壓保護(hù)單元和PFC單元中，同時(shí)輸入過欠壓保護(hù)單元里的信息也輸送到PFC單元里。輔助電源電路是為控制電路提供必要的電源。從圖2中可以看出，蓄電池組包括蓄電池管理單元和至少一組蓄電池。蓄電池組作為高壓直流電源的備用電力，直接與直流母線的蓄電池組連接端相連接，用于在整流模塊無法工作時(shí)向用電設(shè)備持續(xù)供電力；
蓄電池組在兩路交流輸入停電或整流模塊出現(xiàn)故障時(shí)，無需將直流電逆變成交流電，直接向電設(shè)備持續(xù)提供電力 。蓄電池管理單元包括處理器、電壓測(cè)量電路和溫度檢測(cè)電路，處理器輸入端分別與電壓測(cè)量電路、溫度檢測(cè)電路的輸出端相連，實(shí)時(shí)采集每組蓄電池的電壓和溫度。備用交流電源，作為高壓直流供電系統(tǒng)的備用電源，向用電設(shè)備輸出交流電。該備用交流電源可以是市電或UPS，其輸出端與交直流切換單元的輸入端相連。備用交流電源還包括用于測(cè)量備用交流電源輸入狀態(tài)的交流監(jiān)測(cè)單元，。交流監(jiān)測(cè)單元包括檢測(cè)CPU、交流電壓測(cè)量電路和交流電流測(cè)量電路，交流電壓測(cè)量電路及交流電流測(cè)量電路的輸出端均與檢測(cè)CPU輸入端相連。
交直流切換輸出單元還包括通斷交流輸入的交流斷路器、通斷直流輸入的直流斷路器、通斷輸出的微型斷路器以及監(jiān)測(cè)交流直流切換輸出單元工作狀態(tài)的配電檢測(cè)單元，微型斷路器具有機(jī)械互鎖裝置；配電檢測(cè)單元包括電壓測(cè)量電路、電流測(cè)量電路和絕緣檢測(cè)電路。電壓測(cè)量電路的測(cè)量端、電流測(cè)量電路的測(cè)量端均與交直流切換輸出單元的輸出端相連；交直流切換輸出單元的輸出端設(shè)有漏電流傳感器，所述絕緣檢測(cè)電路的檢測(cè)端與交直流切換輸出單元輸出端中的漏電流傳感器輸出端相連。絕緣檢測(cè)電路還包括一個(gè)絕緣檢測(cè)處理器，漏電流傳感器為一個(gè)軟磁鐵芯，絕緣檢測(cè)處理器輸入端與漏電流傳感器的輸出端相連，在交直流切換輸出單元輸出端任何一極發(fā)生接地故障時(shí)，及時(shí)將產(chǎn)生的絕緣信息傳送到監(jiān)控系統(tǒng)。從圖2中還可以看出，本實(shí)施例中，該供電系統(tǒng)還包括監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)分別與交流監(jiān)測(cè)單元、整流模塊、蓄電池管理單元、備用交流監(jiān)測(cè)單元以及配電檢測(cè)單元通訊連接，讀取和下傳高壓直流供電系統(tǒng)所有的工作數(shù)據(jù)信息和控制命令。監(jiān)控系統(tǒng)包括顯示模塊和系統(tǒng)運(yùn)行管理單元，系統(tǒng)運(yùn)行管理單元輸出端與顯示模塊輸入端相連。顯示模塊用于顯示系統(tǒng)所有的數(shù)據(jù)信息，同時(shí)獲取用戶對(duì)系統(tǒng)操作的輸入。
權(quán)利要求
1.高壓直流供電系統(tǒng)，其特征在于包括高壓直流電源、備用交流電源以及用于將高壓直流電源和備用交流電源互鎖切換后輸出給用電設(shè)備的交直流切換輸出單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓直流供電系統(tǒng)，其特征在于所述交直流切換單元包括直流輸入端和交流輸入端，直流輸入端與高壓直流電源輸出端相連，交流輸入端與備用交流電源輸出端相連；交直流切換輸出單元的輸出端具有一個(gè)帶互鎖功能的選擇開關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓直流供電系統(tǒng)，其特征在于所述所述高壓直流電源包括交流輸入單元、整流模塊以及蓄電池組；其中1)交流輸入單元，包括用于切換雙路交流電源輸入的手動(dòng)/自動(dòng)切換裝置和交流監(jiān)測(cè)單元，將兩路交流電源輸入與整流模塊的輸入端相連；2)整流模塊，用于提供高壓直流電源，整流模塊的輸出端分出并聯(lián)的兩路，一路連接交直流切換輸出單元的直流輸入端，另一路連接蓄電池組；3)蓄電池組，用于在整流模塊不工作時(shí)通過交直流切換輸出單元向用電設(shè)備供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓直流供電系統(tǒng)，其特征在于所述交流監(jiān)測(cè)單元包括檢測(cè)CPU、顯示界面以及用于測(cè)量三相電壓、電流和頻率的檢測(cè)電路；所述各檢測(cè)電路的輸出端均與檢測(cè)CPU的輸入相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓直流供電系統(tǒng)，其特征在于所述整流模塊包括至少一個(gè)整流單元，每個(gè)整流單元包括主電路、控制電路和輔助電源電路三部分；主電路，包括防雷單元、EMC/EMI電路、交流濾波電路、功率變換電路、整流電路、直流一直流變換電路、直流濾波輸出電路；三相交流電輸入經(jīng)防雷單元與EMC/EMI電路后，進(jìn)行交流濾波；然后再經(jīng)功率變換電路后整流輸出；輸出到直流一直流變換電路，最后濾波輸出所需直流電；控制電路，包括輸入過欠壓保護(hù)單元、限流保護(hù)電路、輸出過壓保護(hù)電路、短路保護(hù)電路、穩(wěn)壓環(huán)路、取樣電路、PFC單元、PMW控制單元；其中PMW控制單元收集輸入過欠壓保護(hù)單元、限流保護(hù)電路、輸出過壓保護(hù)電路、短路保護(hù)電路、穩(wěn)壓環(huán)路的信號(hào)，匯總到功率變換電路中；穩(wěn)壓環(huán)路是從取樣電路中采集信息；取樣電路、短路保護(hù)電路、輸出過壓保護(hù)電路、限流保護(hù)電路全部從主電路中的直流濾波輸出電路中采集信息；主電路中交流濾波電路的相應(yīng)信息分別輸送到輸入過欠壓保護(hù)單元和PFC單元中，同時(shí)輸入過欠壓保護(hù)單元里的信息也輸送到PFC單元里；輔助電源電路是為控制電路提供必要的電源。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓直流供電系統(tǒng)，其特征在于所述蓄電池組包括蓄電池管理單元和至少一組蓄電池；蓄電池管理單元包括處理器、電壓測(cè)量電路和溫度檢測(cè)電路，處理器輸入端分別與電壓測(cè)量電路、溫度檢測(cè)電路的輸出端相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓直流供電系統(tǒng)，其特征在于所述備用交流電源還包括用于測(cè)量備用交流電源輸入狀態(tài)的交流監(jiān)測(cè)單元，交流監(jiān)測(cè)單元包括檢測(cè)CPU、交流電壓測(cè)量電路和交流電流測(cè)量電路，交流電壓測(cè)量電路及交流電流測(cè)量電路的輸出端均與檢測(cè)CPU輸入端相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓直流供電系統(tǒng)，其特征在于所述交直流切換輸出單元還包括通斷交流輸入的交流斷路器、通斷直流輸入的直流斷路器、通斷輸出的微型斷路器以及監(jiān)測(cè)交流直流切換輸出單元工作狀態(tài)的配電檢測(cè)單元，微型斷路器具有機(jī)械互鎖裝置；配電檢測(cè)單元包括電壓測(cè)量電路、電流測(cè)量電路和絕緣檢測(cè)電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高壓直流供電系統(tǒng)，其特征在于所述電壓測(cè)量電路的測(cè)量端、電流測(cè)量電路的測(cè)量端均與交直流切換輸出單元的輸出端相連；交直流切換輸出單元的輸出端設(shè)有漏電流傳感器，所述絕緣檢測(cè)電路的檢測(cè)端與交直流切換輸出單元輸出端中的漏電流傳感器輸出端相連；絕緣檢測(cè)電路還包括一個(gè)絕緣檢測(cè)處理器，漏電流傳感器為一個(gè)軟磁鐵芯，絕緣檢測(cè)處理器輸入端與漏電流傳感器的輸出端相連，在交直流切換輸出單元輸出端任何一極發(fā)生接地故障時(shí)，及時(shí)將產(chǎn)生的絕緣信息傳送到監(jiān)控系統(tǒng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓直流供電系統(tǒng)，其特征在于還包括監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)分別與交流監(jiān)測(cè)單元、整流模塊、蓄電池管理單元、備用交流監(jiān)測(cè)單元以及配電檢測(cè)單元通訊連接；監(jiān)控系統(tǒng)包括顯示模塊和系統(tǒng)運(yùn)行管理單元，系統(tǒng)運(yùn)行管理單元輸出端與顯示模塊輸入端相連。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種新型的高壓直流供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)可輸出直流電，又可以根據(jù)需要切換輸出交流電，可使高壓直流供電適用于大部分應(yīng)用領(lǐng)域，具有明顯節(jié)能效果、安全可靠性高、維護(hù)簡(jiǎn)單、投資成本低等特點(diǎn)，其包括高壓直流電源、備用交流電源以及用于將高壓直流電源和備用交流電源互鎖切換后輸出給用電設(shè)備的交直流切換輸出單元。本發(fā)明的有益效果高壓直流電源和備用交流電源雙輸入，輸出高壓直流電，又可通過交直流切換輸出單元輸出交流電，同時(shí)該系統(tǒng)中的高壓直流電源和備用交流電源具有互為備份的作用。
文檔編號(hào)H02J9/04GK103066684SQ201310004550
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2013年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月6日
發(fā)明者沈亞斌 申請(qǐng)人:浙江中碳科技有限公司