CN108736565A - 一种dvs智能电源管理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种DVS智能电源管理装置，所述DVS智能电源管理装置包括PWM升压模块、电容储能模块、逆变输出模块、第一采样模块、DSP控制模块、双电源切换模块、第二采样模块、第三采样模块、第四采样模块、人机界面模块以及后台通讯模块，所述双电源切换模块一端连接用电设备，另一端选择性连接电网或所述逆变输出模块；当电网电信号正常时，所述双电源切换模块连接电网，当电网电信号出现故障时，所述双电源切换模块连接所述逆变输出模块。本发明的DVS智能电源管理装置摒弃蓄电池充电，而采用电容储能的方式，寿命更长且无需维护；该DVS智能电源管理装置可以根据电网中的市电质量智能地、超快速地在电网状态和逆变状态切换，能效比高。
Description
技术领域
本发明涉及电网设备领域，尤其是一种DVS智能电源管理装置。
背景技术
随着国民经济的快速发展，电力电子产品大量用于现代工业控制领域，很多电力电子设备离开了电网也无法工作，一般供电系统所供的正常标准市电为正弦波形(参考图1A)，然而电力在实际的传输过程中会遇到很多问题或着供电源不稳定从而导致所供的市电为非标准市电(参考图1B)，用电设备在非标准市电下运行工作会造成寿命减短甚至设备报废，如电网中频繁出现的“闪变”等电质量畸变现象，给用电设备造成用电故障，轻则设备重启行等，严重时会损坏用电设备。
针对上述问题，市场上出现的在线式UPS(不间断电源)，无论电网质量如何，均通过将电网中的市电持续不间断对蓄电池充电，再由蓄电池提供出标准的市电，这种方法虽然可以给用电设备提供较为标准的市电，但是在电网质量良好的情况下，在线式UPS(不间断电源)也处于持续逆变状态(即对蓄电池充电，再由蓄电池放电)，从而造成电能的无故浪费，能效比较低；而离线式UPS(不间断电源)介入时间达10ms以上，响应速度慢，不能满足精密用电的需求；且无论是在线式还是无线式的UPS(不间断电源)的蓄电池一般在使用一年后，蓄电池需要进行维护，且维护成本极高。
因此，本发明提供一种DVS智能电源管理装置，该DVS智能电源管理装置摒弃蓄电池充电，而采用电容储能的方式，寿命更长且无需维护；该DVS智能电源管理装置可以根据电网中的市电质量智能地、超快速地在电网状态和逆变状态切换，能效比高。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种能效比高、响应速度快、无需维护、成本低的DVS智能电源管理装置。
本发明通过以下技术方案实现的：
本发明提出一种DVS智能电源管理装置，与电网电性连接，所述DVS智能电源管理装置包括PWM升压模块、电容储能模块、逆变输出模块、第一采样模块、DSP控制模块以及双电源切换模块；
所述PWM升压模块一端连接电网，另一端连接所述电容储能模块，所述PWM升压模块将电网的电压电流信号进行升压整流，并将升压整流后的电压电流信号传递给所述电容储能模块；所述电容储能模块利用升压整流后的电压电流信号进行充电储能，并将储藏的电能释放给所述逆变输出模块；所述逆变输出模块将所述电容储能模块释放出的电能转换为标准市电；所述第一采样模块对电网进行采样，并将采样的电信号输入至所述DSP控制模块；所述双电源切换模块一端连接用电设备，另一端选择性连接电网或所述逆变输出模块；当电网电信号正常时，所述双电源切换模块连接电网，当电网电信号出现故障时，所述双电源切换模块连接所述逆变输出模块，从而保证用电设备的供电始终为标准市电。
进一步的，所述DSP控制模块根据所述第一采样模块的采样数据对所述双电源切换模块发出调制信号以控制所述双电源切换模块选择连接电网或所述逆变输出模块。
进一步的，所述DVS智能电源管理装置还包括直流母线模块，所述直流母线模块设于所述电容储能模块与所述逆变输出模块之间，所述直流母线模块将所述电容储能模块储藏的电能输送给所述逆变输出模块。
进一步的，所述DVS智能电源管理装置还包括第二采样模块，所述第二采样模块设于所述PWM升压模块与所述DSP控制模块之间，所述第二采样模块对所述PWM升压模块升压整流后的电压电流信号进行采样。
进一步的，所述DVS智能电源管理装置还包括第三采样模块，所述第三采样模块连接所述直流母线的输出端，并对所述直流母线的输出端的电信号采样传至所述DSP控制模块。
进一步的，所述DSP控制模块根据所述第二采样模块和所述第三采样模块的采样数据对所述PWM升压模块发出调制信号。
进一步的，所述DVS智能电源管理装置还包括第四采样模块，所述第四采样模块一端连接所述逆变输出模块，另一端连接所述DSP控制模块，所述第四采样模块将所述逆变输出模块输出端的电信号进行采样并将采样数据传至所述DSP控制模块。
进一步的，所述DSP控制模块根据第四采样模块的采样数据对所述逆变输出模块发出调制信号。
进一步的，所述DVS智能电源管理装置还包括人机界面模块，所述人机界面模块与DSP控制模块通信，所述人机界面模块用于显示所述的DVS智能电源管理装置的各个模块工作状态、各个指标的参数波形以及输入设定的参数。
进一步的，所述DVS智能电源管理装置还包括后台通讯模块，所述后台通讯模块与所述人机界面模块、所述DSP控制模块通讯，所述后台通讯模块用于存储所述人机界面模块和所述DSP控制模块的数据。
本发明的有益效果：
本发明的DVS智能电源管理装置摒弃蓄电池的充电模式，而采用电容储能的方式，寿命更长且无需维护；所述DVS智能电源管理装置可以根据电网中的市电质量智能地在电网状态和逆变状态快速切换，响应速度快，不造成电能的无故浪费，能效比高，且不影响用电设备的正常工作。
附图说明
图1A为电网中的市电交流电的理想波形示意图；
图1B为电网中的市电交流电的实际波形示意图；
图2-图3为本发明的DVS智能电源管理装置各个模块的原理框图；
图4-图7为本发明的DVS智能电源管理装置的电路原理示意图。
具体实施方式
为了更加清楚、完整的说明本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步说明。
请参考图2-图3，本发明提出一种DVS智能电源管理装置，所述DVS智能电源管理装置包括PWM升压模块10、电容储能模块30、逆变输出模块120、第一采样模块20、DSP控制模块50、双电源切换模块130、第二采样模块60、第三采样模块70、第四采样模块100、人机界面模块80以及后台通讯模块90。
请参考图5，所述PWM升压模块10一端连接电网，另一端连接所述电容储能模块30，所述PWM升压模块10将电网的电压电流信号进行升压整流，并将升压整流后的电压电流信号传递给所述电容储能模块30。
在本实施方式中，一般电网中的市电为220V的交流电，所述PWM升压模块10对电网中的市电进行升压整流，将220V的交流电转换为0～350V的可调直流电。
请参考图6-图7，所述电容储能模块30利用升压整流后的电压电流信号进行充电储能，并将储藏的电能释放给所述逆变输出模块120；所述逆变输出模块120将所述电容储能模块30释放出的电能转换为标准市电。
在本实施方式中，所述电容储能模块30接收所述PWM升压模块10输出的0～350V的可调直流电进行充电，并以电容的方式进行储能，相比于传统的铅酸蓄电池，电容储能的方式具备无需维护，寿命更长，且传统的铅酸蓄电池体积庞大、重量大，维护起来困难、成本大，而本发明的电容储能模块30体积小、重量轻、安装更加方便，且无需维护的成本。
在本实施方式中，所述逆变输出模块120将所述电容储能模块30储藏的电能逆变转化，并输出稳定的标准电网的市电，即220V、50HZ的交流电。
请参考图4，所述第一采样模块20对电网进行采样，并将采样的电信号输入至所述DSP控制模块50；所述双电源切换模块130一端连接用电设备110，另一端选择性连接电网或所述逆变输出模块120：当电网电信号正常时，所述双电源切换模块130连接电网，当电网电信号出现故障时，所述双电源切换模块130连接所述逆变输出模块120；所述DSP控制模块50根据所述第一采样模块20的采样数据对所述双电源切换模块130发出调制信号以控制所述双电源切换模块130选择连接电网或所述逆变输出模块120，从而保证用电设备110的供电始终为标准市电。
具体的是，所述第一采样模块20对电网中的市电的参数——电压、电流、功率因素、谐波等进行数据采样，并将这些采样数据传输至所述DSP控制模块50，所述DSP控制模块50对这些采样数据进行分析，从而判断电网中的市电是否正常；当所述DSP控制模块50判断电网中的市电为正常时，所述DSP控制模块50控制所述双电源切换模块130连接电网，此时电网中的市电给用电设备110供电；当所述DSP控制模块50判断电网中的市电为不正常时，所述DSP控制模块50控制所述双电源切换模块130连接所述逆变输出模块120，此时用电设备110由所述所述逆变输出模块120输出的交流电进行供电。
在本实施方式中，所述DSP控制模块50控制所述双电源切换模块130进行切换连接的时间小于1ms；在电网有问题时，所述双电源切换模块130高速切换至逆变交流电供电；在电网正常时，所述双电源切换模块130又高速切换回电网，达到快速响应的效果，且不会阻断用电设备110的运行，不影响用电设备110的正常工作，相比于市场上现有的离线式UPS(不间断电源)介入时间达10ms以上，本发明的DVS智能电源管理装置满足精密用电的需求。
在本实施方式中，当所述电容储能模块30充满电后，所述电容储能模块30处于待机准备状态，基本不耗能；相比于现有的在线式UPS(不间断电源)，无论电网质量如何，均通过将电网中的市电持续不间断对蓄电池充电，再由蓄电池提供出标准的市电，这种方法虽然可以给用电设备110提供较为标准的市电，但是在电网质量良好的情况下，在线式UPS(不间断电源)也处于持续逆变状态(即对蓄电池充电，再由蓄电池放电)，从而造成电能的无故浪费，本发明的DVS智能电源管理装置不造成电能的无故浪费，绿色安全，能效比高。
进一步的，所述DVS智能电源管理装置还包括直流母线模块40，所述直流母线模块40设于所述电容储能模块30与所述逆变输出模块120之间，所述直流母线模块40将所述电容储能模块30储藏的电能输送给所述逆变输出模块120。
在本实施方式中，所述直流母线模块40具有功率因素高、允许频繁起动操作、谐波较低、用电效率高等特点，在所述电容储能模块30与所述逆变输出模块120之间设置直流母线模块40，使得在所述电容储能模块30在向所述逆变输出模块120传递电能时更加高效、安全、稳定，进一步提升本发明的DVS智能电源管理装置的能效比。
进一步的，所述DVS智能电源管理装置还包括第二采样模块60，所述第二采样模块60设于所述PWM升压模块10与所述DSP控制模块50之间，所述第二采样模块60对所述PWM升压模块10升压整流后的电压电流信号进行采样；所述DVS智能电源管理装置还包括第三采样模块70，所述第三采样模块70连接所述直流母线的输出端，并对所述直流母线的输出端的电信号采样传至所述DSP控制模块50；所述DSP控制模块50根据所述第二采样模块60和所述第三采样模块70的采样数据对所述PWM升压模块10发出调制信号。
具体的是，所述第二采样模块60对所述PWM升压模块10升压整流后的电信号中的电压、电流等参数进行数据采样收集，所述第三采样模块70对所述直流母线输出端的输出电信号进行数据采样，所述第二采样模块60、第三采样模块70将各自采样的数据传输至所述DSP控制模块50，当所述DSP控制模块50从采样数据中检测到所述PWM升压模块10输出的电压、电流信号比设定参数大时，所述DSP控制模块50对所述PWM升压模块10发出调制信号将升压整流的输出信号调小使其符合设定参数，所述直流母线输出的电压、电流信号比设定参数大时，所述DSP控制模块50对所述PWM升压模块10发出调制信号将升压整流的输出信号调小使其符合设定参数；当所述DSP控制模块50从采样数据中检测到所述PWM升压模块10输出的电压、电流信号比设定参数小时，所述DSP控制模块50对所述PWM升压模块10发出调制信号将升压整流的输出信号调大使其符合设定参数，所述直流母线输出的电压、电流信号比设定参数小时，所述DSP控制模块50对所述PWM升压模块10发出调制信号将升压整流的输出信号调大使其符合设定参数。
在本实施方式中，当所述第三采样模块70的采样数据出现异常时，所述DSP控制模块50对所述PWM升压模块10发出调制信号以调节所述PWM升压模块10输出信号，而所述PWM升压模块10输出信号是所述电容储能模块30进行充电的输入电信号，所述PWM升压模块10输出信号一旦正常了，所述电容储能模块30也可以正常工作了，所述电容储能模块30输出到所述直流母线模块40的电信号也调节至正常。
在本实施方式中，利用所述DSP控制模块50、第二采样模块60、第三采样模块70使得从电网市电到直流母线输出信号都能按照设定的参数进行转换，且时刻采样进行监控，响应速度超快，一方面保证所述电容储能模块30能正常储能，使各个模块正常工作，稳定输出，另一方面在各个模块正常工作的情况下，各个模块的工作寿命会更长，达到提高本发明的DVS智能电源管理装置的寿命的目的。
进一步的，所述DVS智能电源管理装置还包括第四采样模块100，所述第四采样模块100一端连接所述逆变输出模块120，另一端连接所述DSP控制模块50，所述第四采样模块100将所述逆变输出模块120输出端的电信号进行采样并将采样数据传至所述DSP控制模块50；所述DSP控制模块50根据第四采样模块100的采样数据对所述逆变输出模块120发出调制信号。
在本实施方式中，所述第四采样模块100对所述逆变输出模块120的输出信号进行采样，并将采样的数据传输至所述DSP控制模块50，一旦发现采样数据有异常，所述DSP控制模块50对所述逆变输出模块120发出调制信号，使所述逆变输出模块120输出标准的市电，实时监测，响应迅速。
进一步的，所述DVS智能电源管理装置还包括人机界面模块80，所述人机界面模块80与DSP控制模块50通信，所述人机界面模块80用于显示所述的DVS智能电源管理装置的各个模块工作状态、各个指标的参数波形以及输入设定的参数。
在本实施方式中，通过所述人机界面模块80，用户可以清楚地观测到各个模块的工作状态，以及各个模块之间信号传输情况的参数波形图；用户还可以在所述人机界面模块80上输入设定的参数，所述DSP控制模块50根据设定的参数对所述第一采样模块20、第二采样模块60、第三采样模块70及第四采样模块100所采样收集的数据判断，以便所述DSP控制模块50做出调控。
进一步的，所述DVS智能电源管理装置还包括后台通讯模块90，所述后台通讯模块90与所述人机界面模块80、所述DSP控制模块50通讯，所述后台通讯模块90用于存储所述人机界面模块80和所述DSP控制模块50的数据。
在本实施方式中，所述后台通讯模块90存储所述人机界面模块80和所述DSP控制模块50的数据，一方面使得人机界面模块80不用因为内存爆满导致所述人机界面模块80工作效率降低，另一方面有利于调取本发明的DVS智能电源管理装置往日的工作情况和状态，便于排查故障。
当然，本发明还可有其它多种实施方式，基于本实施方式，本领域的普通技术人员在没有做出任何创造性劳动的前提下所获得其他实施方式，都属于本发明所保护的范围。
Claims (10)
1.一种DVS智能电源管理装置，与电网电性连接，其特征在于，所述DVS智能电源管理装置包括PWM升压模块、电容储能模块、逆变输出模块、第一采样模块、DSP控制模块以及双电源切换模块；
所述PWM升压模块一端连接电网，另一端连接所述电容储能模块，所述PWM升压模块将电网的电压电流信号进行升压整流，并将升压整流后的电压电流信号传递给所述电容储能模块；所述电容储能模块利用升压整流后的电压电流信号进行充电储能，并将储藏的电能释放给所述逆变输出模块；所述逆变输出模块将所述电容储能模块释放出的电能转换为标准市电；所述第一采样模块对电网进行采样，并将采样的电信号输入至所述DSP控制模块；所述双电源切换模块一端连接用电设备，另一端选择性连接电网或所述逆变输出模块；当电网电信号正常时，所述双电源切换模块连接电网，当电网电信号出现故障时，所述双电源切换模块连接所述逆变输出模块，从而保证用电设备的供电始终为标准市电。
2.根据权利要求1所述的DVS智能电源管理装置，其特征在于，所述DSP控制模块根据所述第一采样模块的采样数据对所述双电源切换模块发出调制信号以控制所述双电源切换模块选择连接电网或所述逆变输出模块。
3.根据权利要求1所述的DVS智能电源管理装置，其特征在于，所述DVS智能电源管理装置还包括直流母线模块，所述直流母线模块设于所述电容储能模块与所述逆变输出模块之间，所述直流母线模块将所述电容储能模块储藏的电能输送给所述逆变输出模块。
4.根据权利要求3所述的DVS智能电源管理装置，其特征在于，所述DVS智能电源管理装置还包括第二采样模块，所述第二采样模块设于所述PWM升压模块与所述DSP控制模块之间，所述第二采样模块对所述PWM升压模块升压整流后的电压电流信号进行采样。
5.根据权利要求4所述的DVS智能电源管理装置，其特征在于，所述DVS智能电源管理装置还包括第三采样模块，所述第三采样模块连接所述直流母线的输出端，并对所述直流母线的输出端的电信号采样传至所述DSP控制模块。
6.根据权利要求5所述的DVS智能电源管理装置，其特征在于，所述DSP控制模块根据所述第二采样模块和所述第三采样模块的采样数据对所述PWM升压模块发出调制信号。
7.根据权利要求1所述的DVS智能电源管理装置，其特征在于，所述DVS智能电源管理装置还包括第四采样模块，所述第四采样模块一端连接所述逆变输出模块，另一端连接所述DSP控制模块，所述第四采样模块将所述逆变输出模块输出端的电信号进行采样并将采样数据传至所述DSP控制模块。
8.根据权利要求7所述的DVS智能电源管理装置，其特征在于，所述DSP控制模块根据第四采样模块的采样数据对所述逆变输出模块发出调制信号。
9.根据权利要求1所述的DVS智能电源管理装置，其特征在于，所述DVS智能电源管理装置还包括人机界面模块，所述人机界面模块与DSP控制模块通信，所述人机界面模块用于显示所述的DVS智能电源管理装置的各个模块工作状态、各个指标的参数波形以及输入设定的参数。
10.根据权利要求9所述的DVS智能电源管理装置，其特征在于，所述DVS智能电源管理装置还包括后台通讯模块，所述后台通讯模块与所述人机界面模块、所述DSP控制模块通讯，所述后台通讯模块用于存储所述人机界面模块和所述DSP控制模块的数据。
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