CN103683435B

CN103683435B - 移动式电源的稳压稳频ups与智能充电一体化方法

Info

Publication number: CN103683435B
Application number: CN201310744299.7A
Authority: CN
Inventors: 袁佑新; 王一飞; 邝坪; 袁亮; 邓沛; 陈静; 周斌
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2013-12-30
Filing date: 2013-12-30
Publication date: 2016-07-06
Anticipated expiration: 2033-12-30
Also published as: CN103683435A

Abstract

本发明提供的是一种移动式电源的稳压稳频UPS与智能充电一体化方法，该方法由柴油发电机、充电器、蓄电池、逆变器、电流互感器TA1-TA2、断路器QF1QF-3、接触器KM1-KM5和PLC控制系统组成的电源系统来实现发电、输出稳压稳频、UPS、智能充电等功能；该方法包括发电、输出稳压稳频、UPS和蓄电池智能充电等步骤。本发明集“输出稳压稳频功能、UPS功能、智能充电功能、过/欠压和过流保护“等多重特性为一体，通过PLC实现数字控制，供给负载的电压幅值和频率的精度高，保证负载能维持不间断的供电状态。

Description

移动式电源的稳压稳频UPS与智能充电一体化方法

技术领域

本发明涉及新能源发电技术领域，特别是涉及一种移动式电源的稳压稳频UPS与智能充电一体化方法。

背景技术

随着互联网的广泛应用及网络的日趋普及，不间断电源作为计算机系统安全运行的保障，已由原来只是独立的外设成为整个计算机网络系统不可或缺的一部分。目前现代野外军事作战或演习，主要通讯设备和计算机需要电压幅值和频率的精度高，且能维持不间断的供电状态。若直接使用自备的柴油发电机提供电源，则不能满足要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种移动式电源的稳压稳频智能充电与不间断一体化方法，该方法集“发电、输出稳压稳频功能、智能充电功能、UPS功能、过/欠压和过流保护“等多重特性为一体，从而实现通过PLC实现数字控制交流不间断电源供应。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的移动式电源的稳压稳频UPS与智能充电一体化方法，其步骤为：

（1）发电：由柴油发动机及其配套的控制电路实现；

（2）输出稳压稳频：当柴油发电机发出交流电压正常时，由以电源相连的断路器QF1、断路器QF3、接触器KM3、接触器KM5、逆变器、电流互感器TA1和电流互感器TA2组成的系统来实现输出稳压稳频；

（3）不间断电源UPS：当柴油发电机出现故障停止供电时，转由蓄电池为逆变器提供电源，由以电源相连的蓄电池、接触器KM4、逆变器和接触器KM5组成的系统来实现UPS供电，保证负载能维持不间断的供电状态；

（4）智能充电：当蓄电池电压低于额定值时，由以电源相连的断路器QF2、接触器KM2、充电器和蓄电池组成的系统来实现蓄电池的智能充电；

经过上述步骤实现移动式电源的稳压稳频UPS与智能充电的功能。

所述的“输出稳压稳频、智能充电和不间断电源UPS”之间的协调控制由PLC控制系统实现。

所述PLC控制系统包括以电源相连的PLC控制器、电力参数采集模块I、参数采集模块II、直流参数采集模块、触摸屏、I/O接口电路。

当PLC控制器检测到电流过大时，柴油发电机停止交流电供电，转由蓄电池为逆变器供电，保证负载能维持不间断的供电状态；当PLC控制器检测到蓄电池电压低于额定值时，充电器为蓄电池充电，以达到保护蓄电池的作用；当PLC控制器检测到交流电电压过高时，柴油发电机停止交流电供电，启用蓄电池供电，避免电压过高损坏设备。

本发明提供的上述移动式电源的稳压稳频UPS与智能充电一体化方法，其用途是：在户外或供电不便负载应用，使供给负载的电压幅值和频率满足负载能维持不间断的供电状态的要求。

本发明与现有技术相比具有以下的主要优点：

本发明提供给负载的电压幅值和频率的精度高，集“输出稳压稳频功能、UPS功能、智能充电功能、过/欠压和过流保护“等多重特性为一体。具体如下：

（1）PLC管理，智能控制，模块式组成；

（2）触摸屏显示，可以直观地显示各个参数；

（3）多功能一体机，不用再另外购买充电器，稳压器等；

（4）完善的保护功能：低压，高压，高温，短路，过载保护等；报警提醒。

总之，本发明应用PLC和智能传感器技术，实现数字控制不间断电源供应，电源控制系统的性能及时得到改变，从而增强了系统的灵活快速响应的速度，提高了不间断电源运行的可靠性和维护性。

附图说明

图1是本发明“移动式电源的稳压稳频UPS与智能充电一体化方法”的原理组成框图。

图2是本发明“移动式电源的稳压稳频UPS与智能充电一体化方法”的PLC控制系统组成框图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明，但不限定本发明。

本发明集“输出稳压稳频功能、不间断电源UPS功能、智能充电功能、过/欠压和过流保护“等多重特性为一体，使供给负载的电压幅值和频率的精度高，保证负载能维持不间断的供电状态。该方法的原理组成框图如图1所示，由柴油发电机，充电器，蓄电池，逆变器，电流互感器TA1-TA2，断路器QF1-QF3，接触器KM1-KM5和PLC控制系统组成的电源系统来实现发电、输出稳压稳频、UPS、智能充电等功能。该方法包括发电、输出稳压稳频、UPS和蓄电池智能充电等步骤。本发明提供的方法集“输出稳压稳频功能、UPS功能、智能充电功能、过/欠压和过流保护“等多重特性为一体，通过PLC实现数字控制。具体为：

（1）发电：由柴油发电机及其自身配套的控制电路实现。

（2）输出稳压稳频：当柴油发电机发出交流电压正常时，此由QF1、QF3、KM3、逆变器、KM5和TA1-TA2组成的系统来实现输出稳压稳频。发电机的输出端经QF1、QF3与KM3的一端相连，KM3的另一端与逆变器的交流输入端相连；逆变器的输出端与KM5的一端相连，逆变器的另一端与负载相连。

（3）UPS：当柴油发电机出现故障停止供电时，转由蓄电池为逆变器提供电源，此由蓄电池、KM4、逆变器和KM5组成的系统来实现UPS供电，保证负载能维持不间断的供电状态。蓄电池的输出端经KM4与逆变器的直流输入端相连；逆变器的输出端与KM5的一端相连，逆变器的另一端与负载相连；

当逆变器发生故障时，发电机发出的交流电直接供给负载，此由断路器QF1和接触器KM1实现；所述接触器KM1的一端经断路器QF1与发动机的输出端相连，接触器KM1的另一端与负载相连。

（4）智能充电：当蓄电池电压低于额定值时，此由QF2、KM2、充电器和蓄电池组成的系统来实现蓄电池的智能充电。KM2的一端经QF2与发电机的输出端相连，KM2的另一端与充电器的电源输入端相连，充电器的另一端与蓄电池相连。

经过上述步骤实现移动式电源的稳压稳频UPS与智能充电等功能。

所述“输出稳压稳频、智能充电和UPS”之间的协调控制由PLC控制系统实现。

本发明的PLC控制系统组成框图如图2所示，包括PLC控制器、电力参数采集模块I、参数采集模块II、直流参数采集模块、触摸屏、I/O接口电路。发电机输出电压和TA1检测的电流信号与电力参数采集模块I的输入端相连，电力参数采集模块I的输出端经485总线与PLC控制器相连；负载电压和TA2检测的电流与电力参数采集模块II的输入端相连，电力参数采集模块II的输出端经485总线与PLC控制器相连；蓄电池输出的直流电压信号与电力直流参数采集模块的输入端相连，电力直流参数采集模块的输出端经485总线与PLC控制器相连；触摸屏经485总线与PLC控制器相连；输入输出的数字信号经I/O接口电路，作用于接触器KM1-5的控制线圈。

所述的触摸屏能及时稳定地显示系统中电压电流值、设备的运行状态及功率大小等数据；操作人员可向系统输入指令，也可对系统中开关状态、运行方式进行监控。

所述过流保护是指当PLC控制器检测到电流过大时，柴油发电机停止交流电供电，转由蓄电池为逆变器供电，保证负载能维持不间断的供电状态；所述欠压保护是指当PLC控制器检测到蓄电池电压低于额定值时，充电器为蓄电池充电，以达到保护蓄电池的作用；所述过压保护是指当PLC控制器检测到交流电电压过高时，柴油发电机停止交流电供电，启用蓄电池供电，避免电压过高损坏设备。

本发明在户外或供电不便等负载应用，使供给负载的电压幅值和频率的精度高，保证负载能维持不间断的供电状态。

本发明的原理是：

（1）起动柴油发电机；

（2）柴油发电机运行稳定后，QF1-QF3闭合，PLC控制器分析电力参数采集模块采集到的电压信号，进行以下操作：

①当柴油发电机发出交流电压正常时，KM3闭合，接通逆变器的交流输入电源，逆变器工作正常后，KM5闭合，给负载供电。柴油发电机输出的电压不稳定，经过逆变器后，输出电压精准稳定，如电压为190V，53Hz，则经过本机器后，输出电压为220V±3%，50Hz±0.5。

②当柴油发电机出现故障停止供电时，KM4闭合，KM3断开，转由蓄电池为逆变器提供直流电源，保证负载能维持不间断的供电状态，即实现UPS功能；当柴油发电机发出的电压恢复正常后，系统自动转换入步骤①。

（3）当蓄电池的输出电压低于额定值时，KM2闭合，充电器将自动为蓄电池充电。智能充电有利的保护好蓄电池以及延长了蓄电池的使用寿命；当机器连接发电机输出电压和蓄电池组成UPS系统后，系统在输出稳定的电压同时也为蓄电池自动充电；

充电方式分为三段充电：

段I：用最大恒定电流快速充电，以尽快提升备用电力。

段II：转为恒定电压渐渐将电池充满电，给充分时间电池吸收能量，保护电池电极延长寿命同时避免电池过充。

段III：当感测到电池充满时，会转用浮充电压以维持电池长久在满电量状态，并且自动检测电池电量，充电完成自动停止工作节省电力。

（4）过流保护：当PLC控制器检测到电流过大时，柴油发电机停止交流电供电，转由蓄电池为逆变器供电，保证负载能维持不间断的供电状态。

（5）欠压保护：当PLC控制器检测到蓄电池电压低于额定值时，充电器为蓄电池充电，以达到保护蓄电池的作用。

（6）过压保护：当PLC控制器检测到交流电电压过高时，柴油发电机停止交流电供电，启用蓄电池供电，避免电压过高损坏设备。

在上述过程中，触摸屏能及时稳定地显示系统中电压电流值、设备的运行状态及功率大小等数据；操作人员可向系统输入指令，也可对系统中开关状态、运行方式进行监控。

本发明提供的上述移动式电源的稳压稳频UPS与智能充电一体化方法，具有输出稳压稳频功能、智能充电功能、UPS功能、过/欠压和过流保护等多重特性，通过PLC实现数字控制交流不间断电源供应，控制系统的性能及时得到改变，从而增加了系统的灵活快速响应的速度，提高了不间断电源系统的运行的可靠性和维护性，具有使用简单、功能齐全、分时复用、节约成本等优点。

Claims

1.移动式电源的稳压稳频UPS与智能充电一体化方法，其特征是该方法步骤为：

（1）发电：由柴油发电机及其配套的控制电路实现；

（4）智能充电：当蓄电池电压低于额定值时，由以电源相连的断路器QF2、接触器KM2、充电器和蓄电池组成的系统来实现蓄电池的智能充电，

充电方式分为三段充电：

段I：用最大恒定电流快速充电，以尽快提升备用电力，

段II：转为恒定电压渐渐将电池充满电，给充分时间电池吸收能量，保护电池电极延长寿命同时避免电池过充，

段III：当感测到电池充满时，会转用浮充电压以维持电池长久在满电量状态，并且自动检测电池电量，充电完成自动停止工作节省电力，

（5）过流保护：当PLC控制器检测到电流过大时，柴油发电机停止交流电供电，转由蓄电池为逆变器供电，保证负载能维持不间断的供电状态，

（6）欠压保护：当PLC控制器检测到蓄电池电压低于额定值时，充电器为蓄电池充电，以达到保护蓄电池的作用，

（7）过压保护：当PLC控制器检测到交流电电压过高时，柴油发电机停止交流电供电，启用蓄电池供电，避免电压过高损坏设备；

所述的输出稳压稳频、不间断电源UPS和智能充电之间的协调控制由PLC控制系统实现，该PLC控制系统包括以电源相连的PLC控制器、电力参数采集模块I、参数采集模块II、直流参数采集模块、触摸屏、I/O接口电路，柴油发电机输出电压和TA1检测的电流信号与电力参数采集模块I的输入端相连，电力参数采集模块I的输出端经485总线与PLC控制器相连；负载电压和TA2检测的电流与电力参数采集模块II的输入端相连，电力参数采集模块II的输出端经485总线与PLC控制器相连；蓄电池输出的直流电压信号与电力直流参数采集模块的输入端相连，电力直流参数采集模块的输出端经485总线与PLC控制器相连；触摸屏经485总线与PLC控制器相连；输入输出的数字信号经I/O接口电路，作用于接触器KM1-5的控制线圈；

2.根据权利要求1所述的移动式电源的稳压稳频UPS与智能充电一体化方法，其特征是在户外或供电不便负载应用，使供给负载的电压幅值和频率满足负载能维持不间断的供电状态的要求。