CN107465131A - 一种智能移动一体化电源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能移动一体化电源，其包括移动车辆（1）、箱体（2）、箱体（2）内设有直流配电单元、交流配电单元、一体化电源监控装置、双电源互锁装置、电缆盘、辅助设备。交流配电单元由发电机和220V逆变电源组成，直流配电单元包括1#蓄电池组、2#蓄电池组、蓄电池单节检测装置、1#双向直流变换器、2#双向直流变换器、1#220V直流屏、2#220V直流屏、交流进线ATS、48V直流屏，本发明具有交直流电源一体化、方便移动、结构紧凑、安全可靠、智能化远程监控、降低供电维修成本、节省人力和物力、提高了供电系统可靠性等优点。

Description

一种智能移动一体化电源

技术领域：

本发明涉及一种智能移动一体化电源，属于发电、变电或配电技术领域。

背景技术：

目前，已有的智能一体化电源在变电站使用，不能移动，并且都不配有发电机，蓄电池组是串联的，如果单节蓄电池损坏会影响整个系统的正常运行；且逆变器带有变压器不仅体积庞大不利于搬动，而且逆变单模块工作，出现问题直接影响负载运行，不能带电更换维修，造成系统断电，给电力系统带来严重的影响。

变电站直流充电设备或蓄电池出现故障时，将会影响站内保护系统的正常工作，在实际工作中会发生以下情况：对于只有一组电池的变电站，在更换充电设备或电池组时，为保证变电站的安全运行，必须使用备用直流电源；站用交流电源故障将会导致电源的消失，蓄电池在满容量下一般能持续供电的时间不会超过20小时，直流电源充电设备故障缺陷短时间难以消除，提供必要的应急直流供电设备显得非常重要。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足而提供一种整体一体化、结构紧凑、安全可靠、操作方便、供电及时、存储合理，降低供电维修成本、节省人力和物力、提高了供电系统可靠性的智能移动一体化电源。

本发明的目的可以通过如下措施来达到：一种智能移动一体化电源，其包括移动车辆，移动车辆上设有箱体，其特征在于箱体内设有直流配电单元、交流配电单元、一体化电源监控装置、双电源互锁装置、辅助设备；其中：

交流配电单元将220V直流变为380V交流，容量为15kVA，其由与双电源互锁装置连接的发电机和220V逆变电源组成，220V逆变电源由相互并联的3台容量为5K的逆变器、静态旁路切换开关组成；市电旁路输入端与静态开关的输入端相连，3个并联的逆变器的交流输出端连接静态旁路切换开关的输入端，静态旁路切换开关的输出端连接辅助设备、双电源互锁装置，3个并联的逆变器的直流输入端连接双向直流变换器；静态旁路切换开关用于实现供电系统逆变供电和旁路供电两种工作模式的切换；逆变器为用户提供交流电，该逆变器完全隔离、可热插拔、可并联，并且三相、单相可以自由配置，逆变优先和旁路输出优先两种工作模式；

直流配电单元将380V交流电变为220V直流，容量为8kVA；220V直流电变为48V直流，容量为7.5kVA；其包括1#蓄电池组、2#蓄电池组、蓄电池单节检测装置、1#双向直流变换器、2#双向直流变换器、1#220V直流屏、2#220V直流屏、交流进线ATS、48V直流屏，380V输入电缆盘连接交流进线ATS，交流进线ATS 分别连接1#220V直流屏和2#220V直流屏，1#蓄电池组连接1#双向直流变换器，2#蓄电池组连接2#双向直流变换器，1#双向直流变换器、2#双向直流变换器分别连接1#220V直流屏、2#220V直流屏、220V输出电缆盘、48V直流屏，48V直流屏连接48V输出电缆盘；蓄电池组包括1#蓄电池组和2#蓄电池组，1#蓄电池组连接1#双向直流变流器，2#蓄电池组连接2#双向直流变流器，蓄电池组采用超薄2V/200Ah蓄电池共108节组成，将18节蓄电池并联（36V）作为1组蓄电池组，108节蓄电池总共分为6组蓄电池组，1#蓄电池组由1-3组蓄电池组组成，2#蓄电池组由4-6组蓄电池组组成，1#双向直流变换器由1-3组双向直流变换器组成， 2#双向直流变换器由4-6组双向直流变换器组成，1-6组蓄电池组分别连接1-6组双向直流变换器，1-6组双向直流变换器并联，输出与220V逆变电源及220V输出电缆盘连接；每组18节36V/200AH蓄电池通过双向直流变换器与220V直流屏连接，每组蓄电池组均有自己的充电和升压装置，220V直流降压变为36V直流，36V直流升压变为220V直流，每组之间采用主动均流模式工作，任何一组双向直流变换器或者蓄电池组出现故障，会主动退出工作，不影响其他组的工作；每组蓄电池均配有蓄电池单节检测装置，蓄电池单节检测装置连接一体化电源监控装置；

一体化电源监控装置与交流配电单元、直流配电单元连接，通过RS485接口通信，对交流配电单元中220V逆变电源的输出电压、输出电流、逆变电源通讯故障进行实时监控，对直流配电单元的蓄电池组的每节电池输出电压、1#蓄电池组和1#蓄电池组输出电流进行实时监控，对直流配电单元的双向直流变换器的输出电压和输出电流进行实时监控，对直流配电单元的220V直流屏的母线电压和电流、通讯故障进行实时监控，对直流配电单元的48V直流屏的母线电压和电流、通讯故障进行实时监控。

双电源互锁装置与发电机、220V逆变电源、380V输出接线端子相连，输入端为发电机和220V逆变电源，输出端为380V输出接线端子；双电源互锁装置手动控制选择发电机输出还是220V逆变电源输出；这两路电源通过机械和电气实现互锁，避免这两路电源的短路故障输出；

辅助设备包括照明灯、空调、电动门、电动脚踏板。

为了进一步实现本发明的目的，所述的双向直流变换器包括DSP控制芯片TMS320F2804、有源钳位电路、LC滤波电路、分压及滤波电路、电压检测电路、全桥开关电路、谐振电路；36V蓄电池连接到BAT-Vin的两端，上正下负，BAT-Vin正极连接电阻R3、电容C1、电感L1，电阻R3连接电阻R4，BAT-Vin负极连接电阻R4、电容C1、电阻Rs，电阻Rs连接功率MOS管Q7、功率MOS管Q2、功率MOS管Q1，电感L1连接电容C6、变压器T1， 电容C6连接功率MOS管Q7，变压器T1连接功率MOS管Q2、功率MOS管Q1、电容C2、功率MOS管Q3、功率MOS管Q4、续流二极管D1、续流二极管D4，电容C2连接电感L2，功率MOS管Q3连接功率MOS管Q4，续流二极管D1连接续流二极管D4，电感L2连接功率MOS管Q5、功率MOS管Q6、续流二极管D2、续流二极管D3，功率MOS管Q5连接功率MOS管Q6，续流二极管D2连接续流二极管D3，功率MOS管Q3、续流二极管D1、功率MOS管Q5、续流二极管D2、电容C3、电阻R1连接220V直流Vout，电阻R1连接电阻R2，功率MOS管Q4、续流二极管D4、功率MOS管Q6、续流二极管D3连接电流检测互感器T2，电流检测互感器T2、电容C3、电阻R2连接220V直流Vout，电流检测互感器T2连接整流桥CR1，整流桥CR1连接电阻R5、电阻R6、电容C7；

功率MOS管Q2及Q4连接到变压器T1的原边，在系统作为升压电路工作模式时（即能量流动由左向右）作为推挽电路的主开关管，电容C6及MOS管Q7组成有源钳位电路，降低MOS管Q2及MOS管Q3的反向电压；功率MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5、MOS管Q6在升压电路工作模式时作为全桥整流二极管使用，电感L2及电容C3组成LC滤波电路；T2为Vout侧的电流检测互感器，电阻R5、电阻R6、电容C7组成分压及滤波电路，将电流信号转变为电压信号HIV-MON；电阻Rs为BAT-Vin侧的电流检测电阻，其输出信号为LIV-MON；电阻R3、电阻R4组成BAT-Vin侧的电压检测电路，其输出信号为LVV-MON，电阻R1、电阻R2组成Vout侧的电压检测电路，其输出信号为HVV-MON；HIV-MON、HVV-MON、LIV-MON、LVV-MON、接到DSP控制芯片TMS320F2804的9引脚、11引脚、58引脚、59引脚，7引脚，由DSP控制芯片TMS320F2804内部的ADC转换电路转换成相应的数组信号，DSP控制芯片TMS320F2804的引脚23、引脚24、引脚25输出的PWM1、PWM2、PWM7电路信号分别接到功率MOS管Q1、功率MOS管Q2、功率MOS管Q7的G、S引脚，驱动功率MOS管Q1、功率MOS管Q2、功率MOS管Q7的的开通和关断；DSP控制芯片TMS320F2804的引脚75、引脚73、引脚76、引脚74输出的PWM3、PWM4、PWM5、PWM6电路信号分别接到功率MOS管Q3、功率MOS管Q4、功率MOS管Q5、功率MOS管Q6的G、S端，驱动功率MOS管Q3、功率MOS管Q4、功率MOS管Q5、功率MOS管Q6的开通关断；

当电路工作在降压模式工作时，能量从右边流向左边，功率MOS管Q3、功率MOS管Q4、功率MOS管Q5、功率MOS管Q6组成全桥开关电路，电容C2、电感L2组成谐振电路，使开关管工作在零电压开通，零电流关断的状态，减少开关损耗；功率MOS管Q1、功率MOS管Q2组成同步整流电路的整流二极管；功率MOS管L1、电容C1组成LC滤波电路；

电路工作状态的转换由DSP控制芯片TMS320F2804内的状态控制字控制,升压BOOST（能量由左向右）及其相应的控制程序由状态字BOOST=1来决定，同样降压BUCK（能量从右向左）及其相应的控制程序由状态字BUCK=1来决定；当LVV的值低于设定值40V，达到39V时，芯片内部的状态字BUCK从零变到1，Buck程序启动；当HVV的值低于设定值240V，到达236V时，BOOST程序启动；二者的转换时间小于0.1ms。

为了进一步实现本发明的目的，所述的发电机及蓄电池组上均设有减震装置，发电机和蓄电池的减震装置采用ZT型阻尼弹簧减振器。

为了进一步实现本发明的目的，所述的1#直流屏、2#直流屏、48V直流屏、220V逆变电源上设有橡胶减震垫，减震垫由碗形上盖板和漏斗形底板中间夹橡胶材料组成。

为了进一步实现本发明的目的，所述的箱体采用玻璃钢夹木板制成，箱体侧面设有检修门，并加装登舱梯。

本发明同已有技术相比可产生如下积极效果：本发明的智能一体化电源可以移动，并配有发电机，可以同时提供交流用电和直流用电。蓄电池组是并联的，每组电池配有双向直流变换器，任何一组双向直流变换器或者蓄电池组出现故障，会主动退出工作，不影响其他组的工作。如果单节蓄电池损坏不会影响整个系统的正常运行；可并联逆变器为用户提供交流电，该逆变器完全隔离、可热插拔、可并联，并且三相、单相可以自由配置，如果其中一个或某几个模块故障，只需将它们拔出，换上新的模块即可，而不需要将系统输出断电，不会造成用户供电的中断，这样大大提高了供电系统的可靠性。

直流电源充电设备故障缺陷短时间难以消除，需要应急直流系统提供电源。出现问题后，目前检修人员的做法是调用一套直流充电屏及一组蓄电池到现场，搬运和接线费时费力，至少需要10小时才能完成事故处理。如果配备了智能移动一体化电源,上述问题事故响应处理时间可以缩短到4小时之内，同时也节省了人力和物力。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的箱体内的结构框图；

图3为本发明的220V逆变电源的结构框图；

图4 为本发明的6组蓄电池组和双向直流变换器连接关系示意图；

图5为本发明一组双向直流变换器的电路原理图。

具体实施方式：下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明：

实施例：一种智能移动一体化电源（参见图1-图5），其包括移动车辆1，移动车辆1上设有箱体2，箱体2内设有直流配电单元、交流配电单元、一体化电源监控装置、双电源互锁装置、辅助设备。

其中：

箱体2采用玻璃钢夹木板制成，保温及受力都远超过普通铁板。箱体侧面设有检修门，并加装登舱梯，使用方便简洁。厢体强度高，吸收和衰减噪音，具有静音、隔热、防尘、防雨、防震的复合功能。外观采用高端车贴，防晒、防雨，外观效果超越常规智能移动一体化电源。箱体侧板根据噪声要求用厚度50~ 100 mm 的吸音棉充填, 在所有门窗内安装有橡胶密封条, 收到好的隔音降噪效果。

交流配电单元由发电机和220V逆变电源组成，其中：

发电机采用伊藤10千瓦静音汽油发电机YT10REM，额定功率10KW，额定电压230V，额定电流43.5A，可以满足智能移动一体化电源系统的要求。发电机配有静音装置系统，可以废气管降噪和冷却风扇降噪。发电机组控制器采用HSC940 发电机组控制器，实现发动机速度调节，发电机组的自动开机/停机、数据测量、报警保护的功能，发电机连接双电源互锁装置。

220V逆变电源（参见图2）将220V直流变为380V交流，容量为15kVA，其由相互并联的3台容量为5K的逆变器、静态旁路切换开关组成。市电旁路输入端与静态开关的输入端相连， 3个并联的逆变器的交流输出端连接静态旁路切换开关的输入端，静态旁路切换开关的输出端连接辅助设备、双电源互锁装置，3个并联的逆变器的直流输入端连接双向直流变换器。静态旁路切换开关，实现供电系统逆变供电和旁路供电两种工作模式的切换。逆变器为用户提供交流电，该逆变器完全隔离、可热插拔、可并联，并且三相、单相可以自由配置，逆变优先和旁路输出优先两种工作模式。如果其中一个或某几个模块故障，只需将它们拔出，换上新的模块即可，而不需要将系统输出断电，不会造成用户供电的中断。

直流配电单元将380V交流电变为220V直流，容量为8kVA；220V直流电变为48V直流，容量为7.5kVA。其包括1#蓄电池组、2#蓄电池组、蓄电池单节检测装置、1#双向直流变换器、2#双向直流变换器、1#220V直流屏、2#220V直流屏、交流进线ATS、48V直流屏，380V输入电缆盘连接交流进线ATS，交流进线ATS 分别连接1#220V直流屏和2#220V直流屏，1#蓄电池组连接1#双向直流变换器，2#蓄电池组连接2#双向直流变换器，1#双向直流变换器、2#双向直流变换器分别连接1#220V直流屏、2#220V直流屏、220V输出电缆盘、48V直流屏，48V直流屏连接48V输出电缆盘。蓄电池组包括1#蓄电池组和2#蓄电池组，1#蓄电池组连接1#双向直流变流器，2#蓄电池组连接2#双向直流变流器，蓄电池组采用超薄2V/200Ah蓄电池共108节组成，将18节蓄电池并联（36V）作为1组蓄电池组，108节蓄电池总共分为6组蓄电池组，1#蓄电池组由1-3组蓄电池组组成，2#蓄电池组由4-6组蓄电池组组成，1#双向直流变换器由1-3组双向直流变换器组成， 2#双向直流变换器由4-6组双向直流变换器组成，1-6组蓄电池组分别连接1-6组双向直流变换器，1-6组双向直流变换器并联，输出与220V逆变电源及220V输出电缆盘连接。每组18节36V/200AH蓄电池通过双向直流变换器与220V直流屏连接，每组蓄电池组均有自己的充电和升压装置，220V直流降压变为36V直流，36V直流升压变为220V直流，每组之间采用主动均流模式工作，任何一组双向直流变换器或者蓄电池组出现故障，会主动退出工作，不影响其他组的工作。这样大大提高了蓄电池供电系统的可靠性。每组蓄电池均配有蓄电池单节检测装置，蓄电池单节检测装置连接一体化电源监控装置。

每组双向直流变换器（参见图4）包括DSP控制芯片TMS320F2804、有源钳位电路、LC滤波电路、分压及滤波电路、电压检测电路、全桥开关电路、谐振电路等。

36V蓄电池连接到BAT-Vin的两端，上正下负，BAT-Vin正极连接电阻R3、电容C1、电感L1，电阻R3连接电阻R4，BAT-Vin负极连接电阻R4、电容C1、电阻Rs，电阻Rs连接功率MOS管Q7、功率MOS管Q2、功率MOS管Q1，电感L1连接电容C6、变压器T1， 电容C6连接功率MOS管Q7，变压器T1连接功率MOS管Q2、功率MOS管Q1、电容C2、功率MOS管Q3、功率MOS管Q4、续流二极管D1、续流二极管D4，电容C2连接电感L2，功率MOS管Q3连接功率MOS管Q4，续流二极管D1连接续流二极管D4，电感L2连接功率MOS管Q5、功率MOS管Q6、续流二极管D2、续流二极管D3，功率MOS管Q5连接功率MOS管Q6，续流二极管D2连接续流二极管D3，功率MOS管Q3、续流二极管D1、功率MOS管Q5、续流二极管D2、电容C3、电阻R1连接220V直流Vout，电阻R1连接电阻R2，功率MOS管Q4、续流二极管D4、功率MOS管Q6、续流二极管D3连接电流检测互感器T2，电流检测互感器T2、电容C3、电阻R2连接220V直流Vout，电流检测互感器T2连接整流桥CR1，整流桥CR1连接电阻R5、电阻R6、电容C7。

功率MOS管Q2及Q4连接到变压器T1的原边，在系统作为升压电路工作模式时（即能量流动由左向右）作为推挽电路的主开关管，电容C6及MOS管Q7组成有源钳位电路，降低MOS管Q2及MOS管Q3的反向电压。功率MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5、MOS管Q6在升压电路工作模式时作为全桥整流二极管使用，电感L2及电容C3组成LC滤波电路。T2为Vout侧的电流检测互感器，电阻R5、电阻R6、电容C7组成分压及滤波电路，将电流信号转变为电压信号HIV-MON。电阻Rs为BAT-Vin侧的电流检测电阻，其输出信号为LIV-MON。电阻R3、电阻R4组成BAT-Vin侧的电压检测电路，其输出信号为LVV-MON，电阻R1、电阻R2组成Vout侧的电压检测电路，其输出信号为HVV-MON。HIV-MON、HVV-MON、LIV-MON、LVV-MON、接到DSP控制芯片TMS320F2804的9引脚、11引脚、58引脚、59引脚，7引脚，由DSP控制芯片TMS320F2804内部的ADC转换电路转换成相应的数组信号，DSP控制芯片TMS320F2804的引脚23、引脚24、引脚25输出的PWM1、PWM2、 PWM7电路信号分别接到功率MOS管Q1、功率MOS管Q2、功率MOS管Q7的G、S引脚，驱动功率MOS管Q1、功率MOS管Q2、功率MOS管Q7的的开通和关断；DSP控制芯片TMS320F2804的引脚75、引脚73、引脚76、引脚74输出的PWM3 、PWM4、PWM5、 PWM6电路信号分别接到功率MOS管Q3、功率MOS管Q4、功率MOS管Q5、功率MOS管Q6的G、S端，驱动功率MOS管Q3、功率MOS管Q4、功率MOS管Q5、功率MOS管Q6的开通关断。

当电路工作在降压模式工作时，能量从右边流向左边，功率MOS管Q3、功率MOS管Q4、功率MOS管Q5、功率MOS管Q6组成全桥开关电路，电容C2、电感L2组成谐振电路，使开关管工作在零电压开通，零电流关断的状态，减少开关损耗。功率MOS管Q1、功率MOS管Q2组成同步整流电路的整流二极管。功率MOS管L1、电容C1组成LC滤波电路。

电路工作状态的转换由DSP控制芯片TMS320F2804内的状态控制字控制,升压BOOST（能量由左向右）及其相应的控制程序由状态字BOOST=1来决定，同样降压BUCK（能量从右向左）及其相应的控制程序由状态字BUCK=1来决定。当LVV的值低于设定值40V，达到39V时，芯片内部的状态字BUCKT从零变到1，Buck程序启动；当HVV的值低于设定值240V，到达236V时，BOOST程序启动。二者的转换时间小于0.1ms。

这样给蓄电池充电除了用交流还可以用220V直流电给蓄电池充电，另外如果母线上接的是外置220V蓄电池组，蓄电池组进行活化放电时，不必外接阻性负载，电能白白浪费，而是可以将电能转化为车载电池组的能量。

辅助设备包括照明灯、空调、电动门、电动脚踏板，其中：

照明灯可在发电机启动和未启动的状态下，分别选择交流或者直流照明电源，采用HD-QBDL82-500LF系列车载曲臂式升降照明灯、车载移动照明设备。本设备使用于夜间应急照明，具备全方位旋转，无死角照明。在旋转云台上方、两端灯具部件中间加装摄像机安装支架，预留摄像机视频线及其控制线，满足摄像功能。摄像机垂直定位角度180°、水平旋转定位角度380°。

空调采用truma空调，静音制冷，可适应在不同情况下使用，在冬季也能使用，不必再安装加热器液晶显示器，显示实时温度，带有远程遥器。实时监控智能移动一体化电源内的电池附近的温度，控制智能移动一体化电源内的温度调节装置，向智能移动一体化电源管理者发出警告或通知，以保证智能移动一体化电源的电池尽量处于最佳工作状态，提高智能移动一体化电源的使用范围，延长电池寿命。

电动门采用安徽美固特电动门，塑铝合金门框白色门板，保温防水防盗。

电动脚踏板爱用拓乐双台阶电动脚踏板，铝合金结构，带有12V电机，手动开关控制升降踏板表面经过防滑处理；四角圆滑处理，防止在使用中磕碰刮伤。

一体化电源监控装置采用深圳市汇业达PM5一体化电源监控装置。一体化电源监控装置与交流配电单元、直流配电单元连接，通过RS485接口通信，对交流配电单元中220V逆变电源的输出电压、输出电流、逆变电源通讯故障进行实时监控，对直流配电单元的蓄电池组的每节电池输出电压、1#蓄电池组和1#蓄电池组输出电流进行实时监控，对直流配电单元的双向直流变换器的输出电压和输出电流进行实时监控，对直流配电单元的220V直流屏的母线电压和电流、通讯故障进行实时监控，对直流配电单元的48V直流屏的母线电压和电流、通讯故障进行实时监控。

一体化电源监控装置带有智能化“四遥”接口，提供标准通讯协议，可以在电脑和智能手机终端查看智能移动一体化电源的状态检测和报警通知，及时解决现场发生的问题，实现智能化无人值守管理。

双电源互锁装置与发电机、220V逆变电源、380V输出接线端子相连，输入端为发电机和220V逆变电源，输出端为380V输出接线端子。双电源互锁装置可以手动控制选择发电机输出还是220V逆变电源输出。这两路电源通过机械和电气实现互锁，避免这两路电源的短路故障输出。

发电机及蓄电池组上均设有减震装置，发电机和蓄电池的减震装置采用ZT型阻尼弹簧减振器，它具有弹簧减振器的低频率和橡胶减振器的大阻尼等双重优点，将两者的优点结合，消除了弹簧减振器共振时振幅激增的现象，又解决了橡胶减振器固有频率较高的难题。ZT型阻尼减振器(座式减震器)具有载荷范围广、适应性强，对积极隔振、消极隔振和冲击隔振能同时产生明显效果，是一种多功能通用性隔振产品，适用于-20℃-80℃的工作环境，其正常工作载荷范围内固有频率在1.5HZ-4.9HZ之间，阻尼比为0.065。减振器上下座面有防滑橡胶垫，结构紧凑，外形尺寸较小，安装更换方便，可直接将其置放于设备的机座下，并加以固定。当极端情况下橡胶垫遭到破坏,机组也不会因橡胶垫损坏而造成结构破坏。

1#直流屏、2#直流屏、48V直流屏、220V逆变电源上采用橡胶减震垫，减震垫由碗形上盖板和漏斗形底板中间夹橡胶材料组成。这种结构具有较高的承载能力和较低的刚度和较大的阻尼比。减震垫在震动时不容易引起共振, 而较大的阻尼比使震动很快衰减。当极端情况下橡胶垫遭到破坏, 机组也不会因橡胶垫损坏而造成结构破坏。

电缆盘可根据不同规格电缆收放的要求选用不同的变速比，达到最佳的工作效果，操作十分简便，收放自如。电缆盘可根据不同规格电缆收放的要求选用不用的变速比,可以达到最佳的工作效果,能安全快速地完成动力电缆的接驳作业。电动电缆盘可外接变频器和工业遥控器实现变频无级调速和无线遥控操作。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种智能移动一体化电源，其包括移动车辆（1），移动车辆（1）上设有箱体（2），其特征在于箱体（2）内设有直流配电单元、交流配电单元、一体化电源监控装置、双电源互锁装置、辅助设备；其中：

交流配电单元将220V直流变为380V交流，容量为15kVA，其由与双电源互锁装置连接的发电机和220V逆变电源组成，220V逆变电源由相互并联的3台容量为5K的逆变器、静态旁路切换开关组成；市电旁路输入端与静态开关的输入端相连，3个并联的逆变器的交流输出端连接静态旁路切换开关的输入端，静态旁路切换开关的输出端连接辅助设备、双电源互锁装置，3个并联的逆变器的直流输入端连接双向直流变换器；静态旁路切换开关用于实现供电系统逆变供电和旁路供电两种工作模式的切换；逆变器为用户提供交流电，该逆变器完全隔离、可热插拔、可并联，并且三相、单相可以自由配置，逆变优先和旁路输出优先两种工作模式；

直流配电单元将380V交流电变为220V直流，容量为8kVA；220V直流电变为48V直流，容量为7.5kVA；其包括1#蓄电池组、2#蓄电池组、蓄电池单节检测装置、1#双向直流变换器、2#双向直流变换器、1#220V直流屏、2#220V直流屏、交流进线ATS、48V直流屏，380V输入电缆盘连接交流进线ATS，交流进线ATS 分别连接1#220V直流屏和2#220V直流屏，1#蓄电池组连接1#双向直流变换器，2#蓄电池组连接2#双向直流变换器，1#双向直流变换器、2#双向直流变换器分别连接1#220V直流屏、2#220V直流屏、220V输出电缆盘、48V直流屏，48V直流屏连接48V输出电缆盘；蓄电池组包括1#蓄电池组和2#蓄电池组，1#蓄电池组连接1#双向直流变流器，2#蓄电池组连接2#双向直流变流器，蓄电池组采用超薄2V/200Ah蓄电池共108节组成，将18节蓄电池并联（36V）作为1组蓄电池组，108节蓄电池总共分为6组蓄电池组，1#蓄电池组由1-3组蓄电池组组成，2#蓄电池组由4-6组蓄电池组组成，1#双向直流变换器由1-3组双向直流变换器组成， 2#双向直流变换器由4-6组双向直流变换器组成，1-6组蓄电池组分别连接1-6组双向直流变换器，1-6组双向直流变换器并联，输出与220V逆变电源及220V输出电缆盘连接；每组18节36V/200AH蓄电池通过双向直流变换器与220V直流屏连接，每组蓄电池组均有自己的充电和升压装置，220V直流降压变为36V直流，36V直流升压变为220V直流，每组之间采用主动均流模式工作，任何一组双向直流变换器或者蓄电池组出现故障，会主动退出工作，不影响其他组的工作；每组蓄电池均配有蓄电池单节检测装置，蓄电池单节检测装置连接一体化电源监控装置；

一体化电源监控装置与交流配电单元、直流配电单元连接，通过RS485接口通信，对交流配电单元中220V逆变电源的输出电压、输出电流、逆变电源通讯故障进行实时监控，对直流配电单元的蓄电池组的每节电池输出电压、1#蓄电池组和1#蓄电池组输出电流进行实时监控，对直流配电单元的双向直流变换器的输出电压和输出电流进行实时监控，对直流配电单元的220V直流屏的母线电压和电流、通讯故障进行实时监控，对直流配电单元的48V直流屏的母线电压和电流、通讯故障进行实时监控；

双电源互锁装置与发电机、220V逆变电源、380V输出接线端子相连，输入端为发电机和220V逆变电源，输出端为380V输出接线端子；双电源互锁装置手动控制选择发电机输出还是220V逆变电源输出；这两路电源通过机械和电气实现互锁，避免这两路电源的短路故障输出；

辅助设备包括照明灯、空调、电动门、电动脚踏板。

2.根据权利要求1所述的一种智能移动一体化电源，其特征在于所述的双向直流变换器包括DSP控制芯片TMS320F2804、有源钳位电路、LC滤波电路、分压及滤波电路、电压检测电路、全桥开关电路、谐振电路；36V蓄电池连接到BAT-Vin的两端，上正下负，BAT-Vin正极连接电阻R3、电容C1、电感L1，电阻R3连接电阻R4，BAT-Vin负极连接电阻R4、电容C1、电阻Rs，电阻Rs连接功率MOS管Q7、功率MOS管Q2、功率MOS管Q1，电感L1连接电容C6、变压器T1，电容C6连接功率MOS管Q7，变压器T1连接功率MOS管Q2、功率MOS管Q1、电容C2、功率MOS管Q3、功率MOS管Q4、续流二极管D1、续流二极管D4，电容C2连接电感L2，功率MOS管Q3连接功率MOS管Q4，续流二极管D1连接续流二极管D4，电感L2连接功率MOS管Q5、功率MOS管Q6、续流二极管D2、续流二极管D3，功率MOS管Q5连接功率MOS管Q6，续流二极管D2连接续流二极管D3，功率MOS管Q3、续流二极管D1、功率MOS管Q5、续流二极管D2、电容C3、电阻R1连接220V直流Vout，电阻R1连接电阻R2，功率MOS管Q4、续流二极管D4、功率MOS管Q6、续流二极管D3连接电流检测互感器T2，电流检测互感器T2、电容C3、电阻R2连接220V直流Vout，电流检测互感器T2连接整流桥CR1，整流桥CR1连接电阻R5、电阻R6、电容C7；

功率MOS管Q2及Q4连接到变压器T1的原边，在系统作为升压电路工作模式时（即能量流动由左向右）作为推挽电路的主开关管，电容C6及MOS管Q7组成有源钳位电路，降低MOS管Q2及MOS管Q3的反向电压；功率MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5、MOS管Q6在升压电路工作模式时作为全桥整流二极管使用，电感L2及电容C3组成LC滤波电路；T2为Vout侧的电流检测互感器，电阻R5、电阻R6、电容C7组成分压及滤波电路，将电流信号转变为电压信号HIV-MON；电阻Rs为BAT-Vin侧的电流检测电阻，其输出信号为LIV-MON；电阻R3、电阻R4组成BAT-Vin侧的电压检测电路，其输出信号为LVV-MON，电阻R1、电阻R2组成Vout侧的电压检测电路，其输出信号为HVV-MON；HIV-MON、HVV-MON、LIV-MON、LVV-MON、接到DSP控制芯片TMS320F2804的9引脚、11引脚、58引脚、59引脚，7引脚，由DSP控制芯片TMS320F2804内部的ADC转换电路转换成相应的数组信号，DSP控制芯片TMS320F2804的引脚23、引脚24、引脚25输出的PWM1、PWM2、PWM7电路信号分别接到功率MOS管Q1、功率MOS管Q2、功率MOS管Q7的G、S引脚，驱动功率MOS管Q1、功率MOS管Q2、功率MOS管Q7的的开通和关断；DSP控制芯片TMS320F2804的引脚75、引脚73、引脚76、引脚74输出的PWM3、PWM4、PWM5、PWM6电路信号分别接到功率MOS管Q3、功率MOS管Q4、功率MOS管Q5、功率MOS管Q6的G、S端，驱动功率MOS管Q3、功率MOS管Q4、功率MOS管Q5、功率MOS管Q6的开通关断；

当电路工作在降压模式工作时，能量从右边流向左边，功率MOS管Q3、功率MOS管Q4、功率MOS管Q5、功率MOS管Q6组成全桥开关电路，电容C2、电感L2组成谐振电路，使开关管工作在零电压开通，零电流关断的状态，减少开关损耗；功率MOS管Q1、功率MOS管Q2组成同步整流电路的整流二极管；功率MOS管L1、电容C1组成LC滤波电路；

电路工作状态的转换由DSP控制芯片TMS320F2804内的状态控制字控制,升压BOOST（能量由左向右）及其相应的控制程序由状态字BOOST=1来决定，同样降压BUCK（能量从右向左）及其相应的控制程序由状态字BUCK=1来决定；当LVV的值低于设定值40V，达到39V时，芯片内部的状态字BUCK从零变到1，Buck程序启动；当HVV的值低于设定值240V，到达236V时，BOOST程序启动；二者的转换时间小于0.1ms。

3.根据权利要求1所述的一种智能移动一体化电源，其特征在于所述的发电机及蓄电池组上均设有减震装置，发电机和蓄电池的减震装置采用ZT型阻尼弹簧减振器。

4.根据权利要求1所述的一种智能移动一体化电源，其特征在于所述的1#直流屏、2#直流屏、48V直流屏、220V逆变电源上设有橡胶减震垫，减震垫由碗形上盖板和漏斗形底板中间夹橡胶材料组成。

5.根据权利要求1所述的一种智能移动一体化电源，其特征在于所述的箱体（2）采用玻璃钢夹木板制成，箱体侧面设有检修门，并加装登舱梯。