CN102308450A - 用于安装至导轨的供电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于安装至导轨的供电系统，包括用于将高电压AC电力转换为低电压DC电力的AC/DC转换器和用于控制供电系统的控制器。该系统包括用于安装至导轨且用于分别连接至AC/DC转换器(B1)和控制器(B2)的AC/DC转换器及控制器模块(A1)。该系统还包括用于安装至导轨且用于连接至第一电池的电池连接及LVBD接触器模块(A2)。第一负载连接模块(A41)被设置用于安装于导轨且用于连接至第一负载。电池连接及LVBD接触器模块(A2)的LVBD接触器被设置用于控制第一电池的连接或断开。模块间的第一和第二连接接口包括用于传输DC电力的DC电力端子和用于传输控制信号的信号端子。

Description

用于安装至导轨的供电系统
技术领域
本发明涉及用于安装至导轨的供电系统。更具体地，该供电系统被安装至供电装置和设备柜、设备架等的标准或自定义的导轨。在许多应用中，导轨将是标准DIN导轨。
背景技术
不同类型的供电系统被用于向不同的负载提供电功率，例如工业设备、远程通讯设备、宽带、有线电视、网络设备等。供电系统典型地包括用于将来自于电力网的高电压AC电力转换为提供给负载的低电压DC电力的AC/DC转换器。供电系统还包括在电力网故障情况下作为备份用于存储电能的电池。控制器用于控制供电系统，例如控制DC电压在负载和电池所需的限定范围内。
在某些情况下，例如若电池的能量储备低于某一水平，断开某些负载以延长优先级更高的负载的操作时间可能是有益的。此时，一个或若干负载必须断开，以使得电池的使用时间可以增加。已知的供电系统的一个缺点是，它们不可能重新配置，或配置起来很繁琐(即，例如若更多的负载应连接至供电系统等)。
本发明的目的在于，提供一种易于安装和重新配置(reconfigure)的灵活的供电系统，以使得用户/所有者他们自己能够以正确的方式安装供电系统。此外，一个目的在于提供一种供电系统，在该供电系统中可对负载分优先级，即如果需要则确定应当首先断开哪个负载。另一个目的在于使系统的构件标准化，即在减少元件总数量的同时，仍然能够使系统适应客户需求。
发明内容
本发明涉及一种用于安装至导轨的供电系统，包括用于将高电压AC电力转换至低电压DC电力的AC/DC转换器和用于控制供电系统的控制器；其中该系统包括：
AC/DC转换器及控制器模块，用于安装至导轨，且用于分别连接至AC/DC转换器和控制器；
电池连接及LVBD接触器模块，用于安装至导轨，且用于连接至第一电池，其中，电池连接及LVBD接触器模块在第一侧上通过第一连接接口的方式被连接至AC/DC转换器及控制器模块，其中，电池连接及LVBD接触器模块在与第一侧相对的第二侧上，包括第二连接接口的第一连接器；
第一负载连接模块，用于安装至导轨，且用于连接至第一负载，其中第一负载连接模块在第一侧上包括第二连接接口的第二连接器，在与第一侧相对的第二侧上，包括第二连接接口的第三连接器，其中第一负载连接模块的第二连接器被连接至电池连接及LVBD接触器模块的第二侧上的第一连接器；
其中，电池连接及LVBD接触器模块的LVBD接触器被设置用于控制第一电池的连接或断开；以及
其中，第一和第二连接接口包括用于传输DC电力的DC电力端子和用于传输控制信号的信号端子。
在本发明的一个方面中，第一负载连接模块为负载连接及LD接触器模块，其包括LD接触器，该LD接触器被设置用于控制连接至负载连接及LD接触器模块的负载的连接或断开，以及在存在连接至负载连接及LD接触器模块的第二侧上的第三连接器的后续(subsequent)负载连接模块的情况下的该后续负载连接模块的连接或断开。
在本发明的一个方面中，一个以上负载连接模块或负载连接及LD接触器模块被连接至第一负载连接模块之后，用于将更多的负载连接至供电系统。
在本发明的一个方面中，电池连接模块被安装至导轨，且连接于电池连接及LVBD接触器模块与第一负载连接模块之间，用于将更多的电池连接至供电系统。
在本发明的一个方面中，电池连接模块在第一侧上包括用于连接至电池连接及LVBD接触器模块的第一连接器的第四连接器，在与第一侧相对的第二侧，包括等于第一连接器的第五连接器，用于连接至第一负载连接模块的第二连接器。
在本发明的一个方面中，一模块的第二连接器可连接至另一模块的第一连接器、第五连接器或第三连接器。
在本发明的一个方面中，一模块的第四连接器可连接至另一模块的第一连接器或第五连接器，但不可连接至另一模块的第三连接器。
在本发明的一个方面中，第一、第三和第五连接器的DC电力端子为插座型连接器(female connector)，第二、第四连接器的DC电力端子为插头型连接器(male connector)，或者，反之亦然。
在本发明的一个方面中，第一、第四和第五的连接器包括三个DC电力端子：正极端子、负极负载端子和负极电池端子。
在本发明的一个方面中，第二和第三连接器包括两个DC电力端子：正极端子和负极负载端子。
在本发明的一个方面中，负载通过一个或若干MCB的方式连接至负载连接模块。
在本发明的一个方面中，通过一个或若干MCB的方式，电池连接至电池连接及LVBD接触器模块，或者，如果存在电池连接模块的话连接至电池连接模块。
在本发明的一个方面中，AC/DC转换器及控制器模块被连接至若干AC/DC转换器。
附图说明
下面，将参考附图详细描述本发明的实施方式，其中：
图1a示出了根据本发明的系统主要部件的示意性侧视图；
图1b示出了导轨、AC/DC转换器及控制器模块A1和AC/DC转换器B1的侧视图；
图2示出了根据第一实施方式的安装至导轨的模块的透视图；
图3示出了图2中被彼此分开的模块的主视图；
图4示出了安装至图2的模块的电气单元的透视图；
图5示出了第二实施方式的框图；
图6示出了第二实施方式的电气连接图；
图7a示出了电池连接及LVBD接触器模块的第二侧的连接器；
图7b示出了电池连接模块第一与第二侧的连接器；
图7c示出了负载连接模块第一与第二侧的连接器。
具体实施方式
现参考图1a，其中，示出了根据第一实施方式的供电系统1。该供电系统包括用于将来自于电力网的高电压AC电力转换成用于提供给一个或若干负载的低电压DC电力的AC/DC转换器。该供电系统还包括用于控制该供电系统的控制器。在下文中，将AC/DC转换器及控制器看作对于技术人员来说是已知的。
还示出了导轨2，导轨2典型地是一个标准DIN导轨或适合于安装设备的另一种类型的导轨。导轨例如被固定在供电装置与设备柜、设备架等内，或被固定至壁上。
下文中通常以字母A表示的模块3被安装至导轨2。模块3可通过旋紧、夹紧方式或其他紧固方式安装至导轨。模块3包括连接接口，用于连接至安装至导轨2的其他模块3，将在下面进一步描述。
下文中通常以字母B表示的电气设备4，如图1所示，通过设备4后侧4a上的连接接口的方式，连接至模块3的相对于导轨2的外侧上。如将在下面详细描述的，电气设备4例如可以可拆卸的连接至模块。电气设备4可以机械地或电气地直接连接至模块的外侧，如图1a和图1b所示的，或可以电气地连接至模块，例如通过电缆方式。在下面的描述中，电气设备4包括AC/DC转换器、控制器、负载和电池。
在图1b中，示出了下文表示为B1的AC/DC转换器，包括一个关于枢轴6可旋转的吊钩设备5。AC/DC转换器B1首先被连接至如上所述下文表示为A1的模块或嵌入到该模块之上。模块A1包括狭缝7，适于容纳吊钩装置5，因此在模块A1和AC/DC转换器B1之间设置了一种可拆卸锁紧装置(locking)。
第一实施方式：A1-A2-A4
现参考图2至图4，示出了包括三个模块3的供电系统的第一实施方式。值得注意的是，图2至图4还示出了将供电系统安装至导轨2的实用的次序。在以下的描述中，术语“第一侧”对应于模块的左侧，而术语“第二侧”对应于模块的右侧，即，模块各自的第一侧在各自的第二侧的相对侧上。
第一模块3是AC/DC转换器及控制器模块A1，用于导轨分别与AC/DC转换器之间以及与控制器之间的连接。AC/DC转换器及控制器模块A1应被安装在导轨2的第一端附近，例如靠近图2中所示的左端。在其第二侧上，AC/DC转换器及控制器模块A1包括第一连接接口CI1。
第二模块3是用于安装至导轨且连接至第一电池的电池连接及LVBD(低电压电池断开)接触器模块A2。电池连接及LVBD接触器模块A2在其第一侧上通过第一连接接口CI1的方式被连接至AC/DC转换器及控制器模块A1。电池连接及LVBD接触器模块A2在其第二侧上包括第二连接接口CI2的第一连接器11。值得注意的是，当将图2与图3进行比较时，模块A2的一部分位于模块A1后面。
电池连接及LVBD接触器模块A2包括用于控制第一电池的连接或断开的LVBD(低电压电池断开)接触器，将在下面描述。在本实施方式中，控制器B2基于某些条件执行LVBD接触器的动作(actuation)。提供LVBD功能用于保护电池免于在AC电力网电压在较长时间段内下降的情况下深度放电。如果电池深度放电，其可能会被损坏，从而该系统在电力网供电中断时将不再受到保护。
第三模块3为安装至导轨且用于连接至第一负载的第一负载连接模块A4。在其第一侧上，第一负载连接模块A4包括第二连接器接口CI2的第二连接器12。在其第二侧上，第一负载连接模块A4包括第二连接器接口CI2的第三连接器13。第一负载连接模块A4的第二连接器12被连接至电池连接及LVBD接触器模块A2第二侧上的第一连接器11。
第一和第二连接接口CI1、CI2包括用于传输DC电力的DC电力端子和用于在模块间传输控制信号的信号端子(未示出)。
当所有的模块3已被彼此连接且固定至导轨时，设备4被连接在模块3的外侧上。
在图4中，示出了四个AC/DC转换器B1被连接在AC/DC转换器及控制器模块A1的外侧上的情况。此外，一个控制器B2被连接在AC/DC转换器及控制器模块A1的外侧上。
负载通过电缆等方式被连接至设置在第一负载连接模块A4上的一个或若干的MCB(微型断路器)。在第一负载连接模块A4上可以有若干MCB，用于将一个以上的负载连接至第一负载连接模块A4。
电池通过电缆等方式被连接至设置在第一电池连接及LVBD接触器模块A2上的一个或若干的MCB。同样，可以有若干MCB，用于将多于一个的电池连接至第一电池连接及LVBD接触器模块A2。同样，值得注意的是，这里的术语“电池”可以包括一个或若干相互连接的电池。
如图4所示，外壳C可以被安装在模块A2与A4的外侧，起保护作用。
可选实施方式A1-A2-A5
在可选实施方式中，负载连接模块A4可以为负载连接及LD(负载断开)接触器模块A5。负载连接及LD接触器模块A5包括LD(负载断开)接触器，设置用于控制连接至负载连接及LD接触器模块A5的负载的连接或断开。在本实施方式中，控制器B2基于某些条件执行LD接触器的动作。
可选实施方式A1-A2-A4-A5
在可选实施方式中，供电系统可以包括一个负载连接模块A4和一个随其后的负载连接及LD接触器模块A5，即A4被连接在A2的第二侧上，且A5被连接至A4的第二侧。第一负载被连接至A4，第二负载被连接至A5。
由此，获得了分优先次序的负载序列。第一优先级负载为连接至A4的第一负载，第二优先级负载为连接至A5的第二负载。
第二优先级负载可以通过控制A5的LD接触器被断开。在这种情况下，电池将其所有电能只提供给优先的负载。这将参考下面的实施方式进行进一步详细解释。
可选实施方式：A1-A2-A41-A5-A42
本实施方式以上面的实施方式为基础。上述的负载连接模块A4在此处表示为第一负载连接模块A41。在本可选实施方式中，第二负载连接模块A42可以被连接在负载连接及LD接触器模块A5的第二侧上，即连接至负载连接及LD接触器模块A5的第三连接器13。
如果这样的负载连接模块随(即至右侧)负载连接及LD接触器模块A5之后出现，同样这些负载将通过LD接触器的动作被连接或断开。
因此，一个以上负载连接模块A4或负载连接及LD接触器模块A5可以被连接至第一负载连接模块A4/A5之后，以连接更多的负载至供电系统。
第二实施方式：A1-A2-A3-A41-A5-A42
现参考图5和图6。
第一电池连接模块A31可以连接于电池连接及LVBD接触器模块A2和用于连接更多的电池至供电系统的第一负载连接模块A4之间。电池连接模块包括位于其第一侧上的第四连接器14和位于其第二侧上的第五连接器15，如图7b所示，其中第四连接器14被连接至电池连接及LVBD接触器模块A2的第一连接器，而第五连接器15被连接至第一负载连接模块A4的第二连接器12。
在本实施方式中，负载连接及LD接触器模块A51被连接至第一负载连接模块A4之后。此外，第二负载连接模块A42被连接至负载连接及LD接触器模块A51之后。
因此，电池1和2可以被连接至供电系统的两个不同的模块(即分别至A2和A3)。此外，负载1、2、3可以被连接至三个不同的模块(即分别至A41、A51与A42)。注意，此处负载1至负载3的编号表示它们被连接到哪个模块，而不一定表示所连接的单独的设备单元的数量。正如上面提及的，一个负载模块可以包括用于连接不同负载的若干MCB。
这里，电池1和2通过控制A2的LVBD接触器被断开。此外，通过控制A5的LD接触器，在A5之后(即连接至A5-A42)的负载被断开。
由此，获得了分优先次序的负载序列。这里，第一优先级负载为连接至图5中第一负载连接模块A41的标识为“负载1”的负载。这里，第二优先级负载为分别连接至负载连接及LD接触器模块A5与第二负载连接模块A42的标识为“负载2”和“负载3”的负载。因此，如果A5的LD接触器被断开，则仅对第一优先级负载供电。例如，这是一个实例：如果检测到AC电力网中的故障并且电池容量有限，那么，控制器B2可以立即或在一个预定的时间段后切断第二优先级负载，以为第一优先级负载节省电池容量。
此外，如果控制器检测到AC电力网又开始工作，则A5的LD接触器可保持断开直至AC/DC转换器已对电池再次充电。
现参考图7a和图7c。值得注意的是，介于模块A2、A3、A4和A5之间的第二连接接口CI2包括四种不同的连接器(即第一连接器11、第二连接器12、第三连接器13、第四连接器14和第五连接器15，其中第一连接器11和第五连接器15相同)。值得注意的是，这些连接器已被设计为仅使所允许的这些模块的组合可彼此连接。
负载连接模块的第二连接器12可以被连接到其他模块的第一连接器11、第五连接器15或第三连接器13。电池连接模块的第四连接器14可以被连接到其他模块的第一连接器11或第五连接器15，但不可以被连接到负载连接模块A4或A5的第三连接器13。
因此，负载连接模块A4或A5或电池连接模块可以被连接至A2。此外，负载连接模块A4或A5可以被连接至A3。且进一步，负载连接模块A4或A5可以与其他的负载连接模块A4或A5连接在一起，而电池连接模块A3可以被连接至其他的电池连接模块A3。然而，不可能将电池连接模块A3连接至负载连接模块A4或A5之后。
在本实施方式中，第一、第三和第五连接器11、13、15的DC电力端子为插座型连接器，第二、第四连接器12、14的DC电力端子为插头型连接器。当然，反之依然。
在图7a至图7c中，第一、第四和第五连接器11、14、15包括三个DC电力端子：正极端子、负极负载端子和负极电池端子。第二和第三连接器(12，13)包括两个DC电力端子：正极端子和负极负载端子。
根据本发明，对于操作人员来说，容易通过固定模块至导轨来装配供电系统。此外，由于新的模块可以在他们的允许的位置内被排序并固定至导轨，该供电系统可高度地重新配置。
可选实施方式
值得注意的是，AC/DC转换器及控制器模块A1可以被设计用于仅一个或用于两个AC/DC转换器B1。事实上，任意数量的AC/DC转换器都是可行的；然而，1至6的数量对于大部分的实际应用来说是足够的。

Claims (13)

1.一种用于安装至导轨的供电系统，包括用于将高电压AC电力转换为低电压DC电力的AC/DC转换器(B1)和用于控制所述供电系统的控制器(B2)；其中，所述系统包括：
AC/DC转换器及控制器模块(A1)，用于安装至所述导轨，且用于分别连接至所述AC/DC转换器(B1)和所述控制器(B2)；
电池连接及LVBD接触器模块(A2)，用于安装至所述导轨，且用于连接至第一电池，其中，所述电池连接及LVBD接触器模块(A2)在第一侧上通过第一连接接口(CI1)的方式被连接至所述AC/DC转换器及控制器模块(A1)，其中，所述电池连接及LVBD接触器模块(A2)在与所述第一侧相对的第二侧上，包括第二连接接口(CI2)的第一连接器(11)；
第一负载连接模块(A4；A5)，用于安装至所述导轨，且用于连接至第一负载，其中，所述第一负载连接模块(A4；A5)在第一侧上包括所述第二连接接口(CI2)的第二连接器(12)，在与所述第一侧相对的第二侧上，包括所述第二连接接口(CI2)的第三连接器(13)，其中，所述第一负载连接模块(A4；A5)的第二连接器(12)被连接至在所述电池连接及LVBD接触器模块(A2)的第二侧上的所述第一连接器(11)；
其中，所述电池连接及LVBD接触器模块(A2)的LVBD接触器被设置用于控制所述第一电池的连接或断开；以及
其中，所述第一和第二连接接口(CI1；CI2)包括用于传输DC电力的DC电力端子和用于传输控制信号的信号端子。
2.根据权利要求1所述的供电系统，其中，所述第一负载连接模块为负载连接及LD接触器模块(A5)，所述负载连接及LD接触器模块(A5)包括LD接触器，所述LD接触器被设置用于控制连接至所述负载连接及LD接触器模块(A5)的负载的连接或断开，以及在存在连接至所述负载连接及LD接触器模块(A5)的第二侧上的所述第三连接器(13)的后续负载连接模块(A4；A5)的情况下的所述后续负载连接模块(A4；A5)的连接或断开。
3.根据权利要求1或2所述的供电系统，其中，一个以上负载连接模块(A4)或负载连接及LD接触器模块(A5)被连接至所述第一负载连接模块(A4；A5)之后，用于将更多的负载连接至所述供电系统。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的供电系统，其中，电池连接模块(A3)被安装至所述导轨，并被连接于所述电池连接及LVBD接触器模块(A2)与所述第一负载连接模块(A4；A5)之间，用于将更多的电池连接至所述供电系统。
5.根据权利要求4所述的供电系统，其中，所述电池连接模块(A3)在第一侧上包括用于连接至所述电池连接及LVBD接触器模块(A2)的所述第一连接器(11)的第四连接器(14)，在与所述第一侧相对的第二侧上，包括与第一连接器(11)相同的第五连接器(15)，用于连接至所述第一负载连接模块(A4；A5)的所述第二连接器(12)。
6.根据上述权利要求中任一项所述的供电系统，其中，一模块的所述第二连接器(12)可被连接至另一模块的所述第一连接器(11)、所述第五连接器(15)或所述第三连接器(13)。
7.根据上述权利要求中任一项所述的供电系统，其中，模块的所述第四连接器(14)可被连接至另一模块的所述第一连接器(11)或所述第五连接器(15)，但不可被连接至另一模块的所述第三连接器(13)。
8.根据上述权利要求中任一项所述的供电系统，其中，所述第一、第三和第五连接器(11，13，15)的DC电力端子为插座型连接器，所述第二、第四连接器(12，14)的DC电力端子为插头型连接器，或者，反之亦然。
9.根据上述权利要求中任一项所述的供电系统，其中，所述第一、第四和第五连接器(11，14，15)包括三个DC电力端子：正极端子、负极负载端子和负极电池端子。
10.根据权利要求9所述的供电系统，其中，所述第二和第三连接器(12，13)包括两个DC电力端子：正极端子和负极负载端子。
11.根据上述权利要求中任一项所述的供电系统，其中，负载通过一个或若干MCB的方式被连接至负载连接模块(A4；A5)。
12.根据上述权利要求中任一项所述的供电系统，其中，通过一个或若干MCB的方式，电池被连接至所述电池连接及LVBD接触器模块(A2)或者在存在电池连接模块(A3)的情况下被连接至所述电池连接模块(A3)。
13.根据上述权利要求中任一项所述的供电系统，其中，所述AC/DC转换器及控制器模块(A1)被连接至若干AC/DC转换器(B1)。
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