CN109687571B - 电力用48v直流供电控制系统 - Google Patents

电力用48v直流供电控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种电力用48V直流供电控制系统，包括逆变器、降压变压器、整流电路、DC‑DC直流电路、切换控制电路、备用电池、中央控制电路、移动通信模块和远程监控单元；所述逆变器的输入端与电力系统中220V直流电源的输出端连接，逆变器的输出端与降压变压器的输入端连接，所述降压变压器的输出端与整流电路的输入端连接，所述整流电路的输出端与DC‑DC直流电路的输入端连接，所述DC‑DC直流电路的输出端与切换控制电路的主电源输入端连接，所述备用电池的输出端与切换控制电路的电池输入端连接，所述切换控制电路的输出端与负载连接，所述中央控制电路通过移动通信模块与远程监控单元通信连接；能够向通信设备的负载提供稳定的48V直流电源，并且在主供电电源发生故障时，能够及时进行备用电源的切换。

Description

电力用48V直流供电控制系统
技术领域
本发明涉及一种电力辅助系统，尤其涉及一种电力用48V直流供电控制系统。
背景技术
在电力系统中，电力通信设备是保证电力系统运行必不可少的设备，电力通信设备在工作时通常采用48V电源，现有技术中，为了保证48V供电的稳定性，通常采用主供电电源和一个备用电池形成一个冗余结构，当主供电电源故障时，则采用备用电池进行供电，在主供电电路故障时，需要进行供电回路的切换，现有的切换装置结构复杂，需要采用继电器、控制芯片实现，一方面成本高昂，另一方面由于继电器的接入，使得切换装置成感性，会产生感应电流，从而会影响切换装置的稳定性；另一方面，现有的电力通信设备的切换电路在发生切换时，不能够及时进行告警，从而不利于电力调度中心及时做出相应的处理措施。
因此，为了解决上述技术问题，继续提出一种新的电力用48V直流供电控制系统
发明内容
本发明的目的是提供一种电力用48V直流供电控制系统，能够向通信设备的负载提供稳定的48V直流电源，并且在主供电电源发生故障时，能够及时进行备用电源的切换，在切换过程中，不需要采用继电器以及控制芯片，从而使得成本低，而且在电路中不存在感性元件，从而不会产生感应电流，从而响应快，并且能够在切换时及时获取切换信息，并能够及时上传至监控中心，利于做出及时有效的处理措施，保证稳定性。
本发明提供的一种电力用48V直流供电控制系统，包括逆变器、降压变压器、整流电路、DC-DC直流电路、切换控制电路、备用电池、中央控制电路、移动通信模块和远程监控单元；
所述逆变器的输入端与电力系统中220V直流电源的输出端连接，逆变器的输出端与降压变压器的输入端连接，所述降压变压器的输出端与整流电路的输入端连接，所述整流电路的输出端与DC-DC直流电路的输入端连接，所述DC-DC直流电路的输出端与切换控制电路的主电源输入端连接，所述备用电池的输出端与切换控制电路的电池输入端连接，所述切换控制电路的输出端与负载连接，所述中央控制电路通过移动通信模块与远程监控单元通信连接；
所述切换控制电路包括第一开关控制单元、检测控制单元以及第二开关控制电路；
所述检测控制单元，用于检测48V主供电电源的输出电压，当电压值小于或者等于设定值时，输出控制信号至第一开关单元和第二开关单元，所述检测控制单元的输出端还与中央控制电路的信号输入端连接；
所述第一开关单元，其输入端连接于DC-DC直流电路的输出端，其输出端与负载连接，用于接收检测控制单元输出的控制信号控制DC-DC直流电路与负载之间的供电通路的开断；
所述第二开关单元，其输入端连接于输出为备用电池，其输出端与负载RL连接，用于接收第二开关控制单元输出的控制信号，当主供电电源供不供电时，控制备用电池向负载供电；其中，DC-DC直流电路输出48V直流电。
进一步，所述第一开关控制单元包括PMOS管VT1、电阻R7、电阻R8、电阻R6、电阻R5、稳压管DW2、电容C1、三极管Q1以及三极管Q2；
所述PMOS管VT1的源极作为第一开关控制单元的输入端连接于DC-DC直流电路的输出端，所述PMOS管VT1的漏极作为第一开关控制单元的输出端连接于负载的输入端，所述PMOS管VT1的栅极与稳压管DW2的负极连接，稳压管DW2的正极接地，PMOS管VT1的栅极通过电容C1接地，PMOS管VT1的源极通过电阻R7与PMOS管VT1的栅极连接，PMOS管VT1的栅极通过电阻R8接地，电阻R5的一端连接于辅助电源VCC，电阻R5的另一端与三极管Q1的集电极连接，三极管Q1的基极作为第一开关控制单元的控制输入端与检测控制单元的输出端连接，三极管Q1的发射极通过电阻R6接地，三极管Q1的发射极与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的集电极连接于PMOS管VT1和电阻R7之间的公共连接点，三极管Q2的发射极连接于PMOS管VT1的栅极。
进一步，所述第二开关控制单元包括电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、三极管Q3、三极管Q4、三极管Q5、稳压管DW3、电容C2以及PMOS管VT2；
所述PMOS管VT2的源极作为第二开关控制单元的输入端连接于备用电池，PMOS管VT2的漏极作为第二开关控制单元的输出端连接于负载的输入端；
所述PMOS管VT2的栅极与稳压管DW3的负极连接，稳压管DW3的正极接地，PMOS管VT2的栅极通过电容C2接地，PMOS管VT2的源极通过电阻R12与PMOS管VT1的栅极连接；
所述三极管Q3的基极作为第二开关控制单元的控制输入端与检测控制单元的输出端连接，三极管Q3的集电极通过电阻R9与辅助电源VCC连接，三极管Q3的发射极通过电阻R10接地，三极管Q3的发射极与三极管Q4的基极连接，三极管Q4的集电极连接于PMOS管VT2的源极，三极管Q4的发射极连接于三极管Q5的基极，三极管Q5的基极通过电阻R11连接于PMOS管VT2的源极，三极管Q5的发射极连接于PMOS管VT2的源极，三极管Q5的集电极连接于PMOS管VT2的栅极。
进一步，所述检测控制单元包括电阻R1、电阻R2、稳压管DW1、电阻R3、电阻R4以及运放U1；
所述电阻R1的一端连接于主供电电源的输出端，另一端通过电阻R2接地，电阻R1和电阻R2之间的公共连接点与运放U1的反相端连接，运放U1的反相端与稳压管DW1的负极连接，稳压管DW1的正极接地，运放U1的同相端通过电阻R3与基准电压源连接，运放U1的输出端与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端作为检测控制单元的输出端。
进一步，所述远程监控单元包括监控服务器、触控显示器以及告警器；
所述监控服务器与中央控制电路通信连接，所述触控显示器与中央控制电路通信连接，所述告警器与监控服务器连接。
本发明的有益效果：通过本发明，能够向通信设备的负载提供稳定的48V直流电源，并且在主供电电源发生故障时，能够及时进行备用电源的切换，在切换过程中，不需要采用继电器以及控制芯片，从而使得成本低，而且在电路中不存在感性元件，从而不会产生感应电流，从而响应快，并且能够在切换时及时获取切换信息，并能够及时上传至监控中心，利于做出及时有效的处理措施，保证稳定性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的切换控制电路的原理图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明的做出进一步详细说明：
本发明提供的一种电力用48V直流供电控制系统，包括逆变器、降压变压器、整流电路、DC-DC直流电路、切换控制电路、备用电池、中央控制电路、移动通信模块和远程监控单元；
所述逆变器的输入端与电力系统中220V直流电源的输出端连接，逆变器的输出端与降压变压器的输入端连接，所述降压变压器的输出端与整流电路的输入端连接，所述整流电路的输出端与DC-DC直流电路的输入端连接，所述DC-DC直流电路的输出端与切换控制电路的主电源输入端连接，所述备用电池的输出端与切换控制电路的电池输入端连接，所述切换控制电路的输出端与负载连接，所述中央控制电路通过移动通信模块与远程监控单元通信连接；其中，移动通信模块采用4G通信模块；
所述切换控制电路包括第一开关控制单元、检测控制单元以及第二开关控制电路；
所述检测控制单元，用于检测48V主供电电源的输出电压，当电压值小于或者等于设定值时，输出控制信号至第一开关单元和第二开关单元，所述检测控制单元的输出端还与中央控制电路的信号输入端连接；
所述第一开关单元，其输入端连接于DC-DC直流电路的输出端，其输出端与负载连接，用于接收检测控制单元输出的控制信号控制DC-DC直流电路与负载之间的供电通路的开断；
所述第二开关单元，其输入端连接于输出为备用电池，其输出端与负载RL连接，用于接收第二开关控制单元输出的控制信号，当主供电电源供不供电时，控制备用电池向负载供电；其中，DC-DC直流电路输出48V直流电，其中，DC-DC电路采用现有的直流转换电路，中央控制电路采用现有的单片机，通过上述结构，能够向通信设备的负载提供稳定的48V直流电源，并且在主供电电源发生故障时，能够及时进行备用电源的切换，在切换过程中，不需要采用继电器以及控制芯片，从而使得成本低，而且在电路中不存在感性元件，从而不会产生感应电流，从而响应快，并且能够在切换时及时获取切换信息，并能够及时上传至监控中心，利于做出及时有效的处理措施，保证稳定性。
本实施例中，所述第一开关控制单元包括PMOS管VT1、电阻R7、电阻R8、电阻R6、电阻R5、稳压管DW2、电容C1、三极管Q1以及三极管Q2；
所述PMOS管VT1的源极作为第一开关控制单元的输入端连接于DC-DC直流电路的输出端，所述PMOS管VT1的漏极作为第一开关控制单元的输出端连接于负载的输入端，所述PMOS管VT1的栅极与稳压管DW2的负极连接，稳压管DW2的正极接地，PMOS管VT1的栅极通过电容C1接地，PMOS管VT1的源极通过电阻R7与PMOS管VT1的栅极连接，PMOS管VT1的栅极通过电阻R8接地，电阻R5的一端连接于辅助电源VCC，电阻R5的另一端与三极管Q1的集电极连接，三极管Q1的基极作为第一开关控制单元的控制输入端与检测控制单元的输出端连接，三极管Q1的发射极通过电阻R6接地，三极管Q1的发射极与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的集电极连接于PMOS管VT1和电阻R7之间的公共连接点，三极管Q2的发射极连接于PMOS管VT1的栅极。
本实施例中，所述第二开关控制单元包括电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、三极管Q3、三极管Q4、三极管Q5、稳压管DW3、电容C2以及PMOS管VT2；
所述PMOS管VT2的源极作为第二开关控制单元的输入端连接于备用电池，PMOS管VT2的漏极作为第二开关控制单元的输出端连接于负载的输入端；
所述PMOS管VT2的栅极与稳压管DW3的负极连接，稳压管DW3的正极接地，PMOS管VT2的栅极通过电容C2接地，PMOS管VT2的源极通过电阻R12与PMOS管VT1的栅极连接；
所述三极管Q3的基极作为第二开关控制单元的控制输入端与检测控制单元的输出端连接，三极管Q3的集电极通过电阻R9与辅助电源VCC连接，三极管Q3的发射极通过电阻R10接地，三极管Q3的发射极与三极管Q4的基极连接，三极管Q4的集电极连接于PMOS管VT2的源极，三极管Q4的发射极连接于三极管Q5的基极，三极管Q5的基极通过电阻R11连接于PMOS管VT2的源极，三极管Q5的发射极连接于PMOS管VT2的源极，三极管Q5的集电极连接于PMOS管VT2的栅极，其中，三极管Q5为P型三极管。
本实施例中，所述检测控制单元包括电阻R1、电阻R2、稳压管DW1、电阻R3、电阻R4以及运放U1；
所述电阻R1的一端连接于主供电电源的输出端，另一端通过电阻R2接地，电阻R1和电阻R2之间的公共连接点与运放U1的反相端连接，运放U1的反相端与稳压管DW1的负极连接，稳压管DW1的正极接地，运放U1的同相端通过电阻R3与基准电压源连接，运放U1的输出端与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端作为检测控制单元的输出端。
本实施例中，所述远程监控单元包括监控服务器、触控显示器以及告警器；
所述监控服务器与中央控制电路通信连接，所述触控显示器与中央控制电路通信连接，所述告警器与监控服务器连接。
以下对本发明的原理进一步说明：
主电源正常工作时，运放U1输出低电平，此时三极管Q1截止，三极管Q2截止，PMOS管VT1的栅极电压小于源极电压而导通，向负载RL供电；
此时，三极管Q3截止，Q4截止，三极管Q5导通，PMOS管Q5导通，PMOS管VT2的栅极和源极电压相等而截止，备用电池不供电；
电阻R1和电阻R2对主供电电源进行采样，并输入到运放U1构成的比较器中与基准电压比较，基准电压采用现有的基准电压源，当采样值小于或者基准电压时，运放U1输出高电平，此时，三极管Q1导通，Q2也随之导通，PMOS管的栅极和源极电压相等而截止，此时，三极管Q3导通，Q4导通，由于Q4的导通，使得三级挂Q5的发射极和基极电压相等而截止，PMOS管VT2的源极电压大于栅极电压，此时备用电池BAT向负载供电，由上述过程可知，在切换时，无需中央控制电路的参与，与中央控制电路独立，从而使得稳定性更高，不依赖于中央控制电路的控制逻辑。
当运放U1输出高电平时，此信号还要输入至中央控制电路中，中央控制电路根据该高电平信号判断主供电回路故障，已经发生切换，此时，中央控制电路将切换信息、自身存储的位置信息发送至监控服务器中，监控服务器出的工作人员通过触控显示器可以查看位置信息，并且监控服务器还通过报警器进行报警，当然，中央控制电路的另一个作用用于对逆变器进行控制。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种电力用48V直流供电控制系统，其特征在于：包括逆变器、降压变压器、整流电路、DC-DC直流电路、切换控制电路、备用电池、中央控制电路、移动通信模块和远程监控单元；
所述逆变器的输入端与电力系统中220V直流电源的输出端连接，逆变器的输出端与降压变压器的输入端连接，所述降压变压器的输出端与整流电路的输入端连接，所述整流电路的输出端与DC-DC直流电路的输入端连接，所述DC-DC直流电路的输出端与切换控制电路的主电源输入端连接，所述备用电池的输出端与切换控制电路的电池输入端连接，所述切换控制电路的输出端与负载连接，所述中央控制电路通过移动通信模块与远程监控单元通信连接；
所述切换控制电路包括第一开关控制单元、检测控制单元以及第二开关控制单元；
所述检测控制单元，用于检测48V主供电电源的输出电压，当电压值小于或者等于设定值时，输出控制信号至第一开关单元和第二开关单元，所述检测控制单元的输出端还与中央控制电路的信号输入端连接；
所述第一开关单元，其输入端连接于DC-DC直流电路的输出端，其输出端与负载连接，用于接收检测控制单元输出的控制信号控制DC-DC直流电路与负载之间的供电通路的开断；
所述第二开关单元，其输入端连接于输出为备用电池，其输出端与负载RL连接，用于接收第二开关控制单元输出的控制信号，当主供电电源供不供电时，控制备用电池向负载供电；其中，DC-DC直流电路输出48V直流电；
所述第一开关控制单元包括PMOS管VT1、电阻R7、电阻R8、电阻R6、电阻R5、稳压管DW2、电容C1、三极管Q1以及三极管Q2；
所述PMOS管VT1的源极作为第一开关控制单元的输入端连接于DC-DC直流电路的输出端，所述PMOS管VT1的漏极作为第一开关控制单元的输出端连接于负载的输入端，所述PMOS管VT1的栅极与稳压管DW2的负极连接，稳压管DW2的正极接地，PMOS管VT1的栅极通过电容C1接地，PMOS管VT1的源极通过电阻R7与PMOS管VT1的栅极连接，PMOS管VT1的栅极通过电阻R8接地，电阻R5的一端连接于辅助电源VCC，电阻R5的另一端与三极管Q1的集电极连接，三极管Q1的基极作为第一开关控制单元的控制输入端与检测控制单元的输出端连接，三极管Q1的发射极通过电阻R6接地，三极管Q1的发射极与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的集电极连接于PMOS管VT1和电阻R7之间的公共连接点，三极管Q2的发射极连接于PMOS管VT1的栅极。
2.根据权利要求1所述电力用48V直流供电控制系统，其特征在于：所述第二开关控制单元包括电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、三极管Q3、三极管Q4、三极管Q5、稳压管DW3、电容C2以及PMOS管VT2；
所述PMOS管VT2的源极作为第二开关控制单元的输入端连接于备用电池，PMOS管VT2的漏极作为第二开关控制单元的输出端连接于负载的输入端；
所述PMOS管VT2的栅极与稳压管DW3的负极连接，稳压管DW3的正极接地，PMOS管VT2的栅极通过电容C2接地，PMOS管VT2的源极通过电阻R12与PMOS管VT1的栅极连接；
所述三极管Q3的基极作为第二开关控制单元的控制输入端与检测控制单元的输出端连接，三极管Q3的集电极通过电阻R9与辅助电源VCC连接，三极管Q3的发射极通过电阻R10接地，三极管Q3的发射极与三极管Q4的基极连接，三极管Q4的集电极连接于PMOS管VT2的源极，三极管Q4的发射极连接于三极管Q5的基极，三极管Q5的基极通过电阻R11连接于PMOS管VT2的源极，三极管Q5的发射极连接于PMOS管VT2的源极，三极管Q5的集电极连接于PMOS管VT2的栅极。
3.根据权利要求2所述电力用48V直流供电控制系统，其特征在于：所述检测控制单元包括电阻R1、电阻R2、稳压管DW1、电阻R3、电阻R4以及运放U1；
所述电阻R1的一端连接于主供电电源的输出端，另一端通过电阻R2接地，电阻R1和电阻R2之间的公共连接点与运放U1的反相端连接，运放U1的反相端与稳压管DW1的负极连接，稳压管DW1的正极接地，运放U1的同相端通过电阻R3与基准电压源连接，运放U1的输出端与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端作为检测控制单元的输出端。
4.根据权利要求1所述电力用48V直流供电控制系统，其特征在于：所述远程监控单元包括监控服务器、触控显示器以及告警器；
所述监控服务器与中央控制电路通信连接，所述触控显示器与中央控制电路通信连接，所述告警器与监控服务器连接。
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