CN110034603A - 一种舰船用ups电源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种舰船用UPS电源，包括电源本体、蓄电池组和用于容纳所述电源本体和蓄电池组的机箱，所述机箱内还设有MCU整流控制模块和电池充放电控制模块，所述MCU整流控制模块与电池充放电控制模块分别与电源本体、蓄电池组连接；所述电池充放电控制模块采用电压电流双环控制，电池电压在浮充电压以下时，通过对充电电流的反馈，控制PWM的脉冲宽度，实现恒流充电；电池电压上升到浮充电压时，通过输出电压反馈控制PWM的脉冲宽度，实现恒压充电；当侦测到输入总线电压过高、输出超限或温度过高时，控制关闭充电器，封锁PWM信号，停止充电。

Description

一种舰船用UPS电源
技术领域
本发明涉及舰船用电源技术领域，具体涉及一种舰船用UPS电源。
背景技术
不间断电源(即UPS电源)是确保舰艇导航、通信等电子设备连续稳定运行的关键设备，受系统设备可靠性要求的不断提升、电力电子器件等敏感元件广泛应用等因素影响，总体、系统、弱电设备等对舰用不间断电源自身的抗干扰能力、蓄电池利用率等的要求越来越高。因此，有必要针对上述需求开展改进研究，确保相关设备稳定运行。
目前，我国舰用不间断电源多为在线式，即双变换式，由整流器、蓄电池、逆变器组成。当电网正常工作时，发电机发出的交流电经整流器调整为直流电后，一部分通过逆变器(或斩波器，下文相同)向负载供电，一部分直接供给蓄电池储存。当电网发生故障断电后,蓄电池储能通过逆变器变换后向负载供电。经过长期改进提高，双变换式UPS的相关技术已较为成熟，其输出的电压、频率等参数都较为稳定，且品质较好，能够有效解决尖峰、浪涌、频率漂移等电能质量问题。但由于整流器中仍采用晶闸管作为开关器件、蓄电池输入输出端没有电压调节模块等因素，该型不间断电源依然存在不足。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种舰船用UPS电源，能够保持较好的电源品质输出，满足舰船UPS的使用需求。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种舰船用UPS电源，包括电源本体、蓄电池组和用于容纳所述电源本体和蓄电池组的机箱，所述机箱内还设有MCU整流控制模块和电池充放电控制模块，所述MCU整流控制模块与电池充放电控制模块分别与电源本体、蓄电池组连接；所述电池充放电控制模块采用电压电流双环控制，电池电压在浮充电压以下时，通过对充电电流的反馈，控制PWM的脉冲宽度，实现恒流充电；电池电压上升到浮充电压时，通过输出电压反馈控制PWM的脉冲宽度，实现恒压充电；当侦测到输入总线电压过高、输出超限或温度过高时，控制关闭充电器，封锁PWM信号，停止充电。
本发明采用PWM调制电路进行输入端整流，将双变换式UPS输入端的晶闸管相控整流器改为PWM调制的IGBT整流器，能够提高电网侧的功率因数，降低注入不间断电源的谐波含量，提升设备整体效率；另外，本发明在蓄电池输入输出端增加充放电转换电路，通过控制蓄电池的充电电流，提高充电效率和蓄电池寿命，并通过控制输出端电压，进一步提高蓄电池利用率，从整体上提升不间断电源的效率。
优选地，启动均衡充电时，恒压电压控制在均充值，则在电池电压上升到均充值时，通过输出电压反馈控制PWM的脉冲宽度，实现恒压充电。
优选地，所述输出超限包括充电电压过高、过电流。
优选地，所述MCU整流控制模块包括输入采样电路、整流可控硅隔离触发电路、输出采样电路和MCU控制电路。
优选地，所述输入采样电路包括输入电压、电流、频率和相序的采样检测电路。
优选地，所述机箱内设有温度传感器，用于采集机箱内的工作温度并上传至MCU整流控制模块。
优选地，所述机箱内设有散热器，用于对机箱内进行散热降温处理。
进一步地，所述控制板上设有通信接口，以便于后台监控整个设备的工作状态。所述通信接口包括RS232/RS485接口。
具体地，用于容纳所述电源本体和蓄电池组的机箱采用机架设计，方便安装各部件，并且在某个部件出现故障或需要替换时，便于该部件的维修和替换。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用PWM调制电路进行输入端整流，将双变换式UPS输入端的晶闸管相控整流器改为PWM调制的IGBT整流器，能够克服现有技术中存在的输入端整流器件体积大、电流谐波畸变率高的缺陷，且能够提高电网侧的功率因数，降低注入不间断电源的谐波含量，提升设备整体效率；另外，本发明在蓄电池输入输出端增加充放电转换电路，通过控制蓄电池的充电电流，提高充电效率和蓄电池寿命，并通过控制输出端电压，进一步提高蓄电池利用率，从整体上提升不间断电源的效率。
附图说明
图1为根据实施例的本发明UPS电源的电路原理示意图；
图2为根据实施例的本发明输入端整流电路的原理示意图；
图3为根据实施例的本发明充放电转换电路的原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种舰船用UPS电源，包括电源本体、蓄电池组和用于容纳所述电源本体和蓄电池组的机箱，所述机箱内还设有MCU整流控制模块和电池充放电控制模块，所述MCU整流控制模块与电池充放电控制模块分别与电源本体、蓄电池组连接；所述电池充放电控制模块采用电压电流双环控制，电池电压在浮充电压以下时，通过对充电电流的反馈，控制PWM的脉冲宽度，实现恒流充电；电池电压上升到浮充电压时，通过输出电压反馈控制PWM的脉冲宽度，实现恒压充电；当侦测到输入总线电压过高、输出超限或温度过高时，控制关闭充电器，封锁PWM信号，停止充电。
如附图所示，在具体实施中，所述舰船用UPS电源包括交流输入、PWM整流、逆变器、静态开关、滤波输出、EPS60010T自冷型充电模块、蓄电池组、BK-086C电源板、BK-002F2主板、IGBT驱动板、整流驱动板、BK-050A3控制板及外围电路。各部分的连接关系如图1所示。
所述PWM整流的电路原理图如图2所示。如图1、图2所示，本实施例的整流控制原理是：将输入三相380V，经输入开关后；经过星三角隔离移相变压器将舰电输入转换成两路相位相差30度三相交流电(6相)，而后经两组三相全桥可控硅整流，然后经均流电抗器，总线滤电容器，将整流电脉动直流滤成稳定平滑的直流总线，并将其供给逆变器和充电器。
具体地，MCU整流控制模块，控制整流器的运行和保护。包含输入采样电路(输入电压、电流、频率、相序采样检测电路)、整流可控硅隔离触发电路、输出采样电路和MCU控制电路(MCU及外围电路)组成。
输入采样电路的模拟信号送MCU经ADC转换，MCU对输入的数据进行运算，当温度、舰电电压、电流、频率、相序都正常时，发出启动整流器的控制指令，MCU送出12脉冲整流可控硅的触发信号，经可控硅隔离触发电路，触发器可控硅导通，实现可控整流；整流触发相角从0逐渐增大，使整流后的直流总线电压从0V逐渐上升到额定值，实现整流器软启动，减少输入的浪涌电流冲击；再通过总线滤波变换成稳定的直流总线电压。
输出采样电路的模拟信号送MCU经ADC转换，经MCU对输出的数据进行运算，控制触发信号的导通相位角，实现对整流器的闭环稳定控制。
当MCU侦测到输入超限(电压过高或过低、频率过高或过低、相序不对、电流过大)、输出超限(电压过高或过电流)或温度过高时，发出控制关闭整流器的控制指令。封锁整流触发脉冲信号，停止整流运行。
直流总线输入，经总线滤波器滤波后，供给IGBT逆变电路；IGBT逆变桥通过SPWM信号驱动变换后，将直流电压转换成高频调制PWM交流电压波，经逆变隔离变压器耦合，并通过变压器内置电感和逆变滤波电容器组LC低通滤波器，滤出高频调制波，输出纯净的工频正弦交流电；再经输出静态开关、输出开关和并机电感后，经输出EMI滤波器输出，供电给后级分配电电路。
作为一种实施方案，如图3所示，所述充放电转换控制模块由输入电流传感器、输入滤波电容、输入熔断器、IGBT功率开关、续流二极管、储能电感、充电熔断器、输出滤波电容、充电电流传感器、隔离二极管、电池开关组成。其工作原理是：由整流器输出的直流总线电压，经输入滤波电容进行滤波后经过BUCK降压型开关斩波，经储能电感器输出；当开关IGBT关闭时，储能电感通过续流二极管进行续流，经输出电容进行滤波后，输出稳定平滑的直流电经输出电流传感器，输出隔离二极管输出给电池组充电。充电控制电压电流双环控制策略，电池电压在浮充电压以下时，为恒电流工作模式，MCU通过对充电电流的反馈，控制PWM的脉冲宽度，实现恒流充电；当电池电压上升到浮充电压(启动均衡充电时，恒压电压控制在均充值)时，转为恒压工作模式，通过输出电压反馈控制控制PWM的脉冲宽度，实现恒压充电。当MCU侦测到输入总线电压过高、输出超限(充电电压过高或过电流)或温度过高时，发出控制关闭充电器的控制指令，封锁PWM信号，停止充电。
所述主控板包括BK-086C电源板、BK-002F2主板、IGBT驱动板、整流驱动板、BK-050A3控制板、通讯接口板、接口转换板、干接点板，各部分的连接关系如图1所示。输入电流传感器和充电电流传感器采集的输入电流、充电电流发送至主控板，主控板对充电电流进行控制，从而提高充电效率和蓄电池寿命。霍尔传感器将采集的放电电压发送至主控板，主控板对放电电压进行控制，以提高蓄电池利用率，进而从整体上提升不间断电源的效率。
本实施例中，所述BK-050A3控制板连接通讯接口板，通讯接口板用于与后台监控连接，以便于后台监控整个设备的工作状态。所述通信接口包括RS232/RS485接口。
具体地，所述机箱内设有散热器，所述散热器与主板连接，用于对机箱内进行散热降温处理。
本发明在采用PWM整流电路、增加充放电转换电路后，无论是正常运行过程中，还是电网故障断电后，UPS电源均能保持较好的电源品质输出，可以较好地满足舰用UPS电源的使用需求。同时，设备增加了蓄电池充放电转换电路用于蓄电池的日常维护，设备寿命得到进一步提升。本发明可以节约投资并极大延长待机时间，避免重复投资，延长寿命，带有RS232/RS485通信接口，方便后台监控设备的工作状态，机架设计，方便安装，带载能力强。
本发明采用PWM调制电路进行输入端整流，将双变换式UPS输入端的晶闸管相控整流器改为PWM调制的IGBT整流器，能够克服现有技术中存在的输入端整流器件体积大、电流谐波畸变率高的缺陷，且能够提高电网侧的功率因数，降低注入不间断电源的谐波含量，提升设备整体效率；另外，本发明在蓄电池输入输出端增加充放电转换电路，通过控制蓄电池的充电电流，提高充电效率和蓄电池寿命，并通过控制输出端电压，进一步提高蓄电池利用率，从整体上提升不间断电源的效率。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种舰船用UPS电源，包括电源本体、蓄电池组和用于容纳所述电源本体和蓄电池组的机箱，其特征在于，所述机箱内还设有MCU整流控制模块和电池充放电控制模块，所述MCU整流控制模块与电池充放电控制模块分别与电源本体、蓄电池组连接；所述电池充放电控制模块采用电压电流双环控制，电池电压在浮充电压以下时，通过对充电电流的反馈，控制PWM的脉冲宽度，实现恒流充电；电池电压上升到浮充电压时，通过输出电压反馈控制PWM的脉冲宽度，实现恒压充电；当侦测到输入总线电压过高、输出超限或温度过高时，控制关闭充电器，封锁PWM信号，停止充电。
2.根据权利要求1所述的一种舰船用UPS电源，其特征在于，启动均衡充电时，恒压电压控制在均充值，则在电池电压上升到均充值时，通过输出电压反馈控制PWM的脉冲宽度，实现恒压充电。
3.根据权利要求1所述的一种舰船用UPS电源，其特征在于，所述输出超限包括充电电压过高、过电流。
4.根据权利要求1所述的一种舰船用UPS电源，其特征在于，所述MCU整流控制模块包括输入采样电路、整流可控硅隔离触发电路、输出采样电路和MCU控制电路。
5.根据权利要求4所述的一种舰船用UPS电源，其特征在于，所述输入采样电路包括输入电压、电流、频率和相序的采样检测电路。
6.根据权利要求1所述的一种舰船用UPS电源，其特征在于，所述机箱内设有温度传感器，用于采集机箱内的工作温度并上传至MCU整流控制模块。
7.根据权利要求1所述的一种舰船用UPS电源，其特征在于，所述机箱内设有散热器，用于对机箱内进行散热降温处理。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112821377A (zh) * 2021-01-04 2021-05-18 深圳市伊力科电源有限公司 直流母线电压控制方法、设备及存储介质
CN116885341A (zh) * 2023-09-06 2023-10-13 江苏永昇空调有限公司 舰船储能高精度温控系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2525717Y (zh) * 2001-10-19 2002-12-11 周忠正 可控硅控制不间断电源
KR20080049210A (ko) * 2006-11-30 2008-06-04 한영전기공업주식회사 다병렬 무정전 전원장치의 공통 축전지 독립 병렬제어시스템
CN102624248A (zh) * 2012-04-01 2012-08-01 广东易事特电源股份有限公司 基于自耦移相变压器和双六脉波整流的ups电源

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2525717Y (zh) * 2001-10-19 2002-12-11 周忠正 可控硅控制不间断电源
KR20080049210A (ko) * 2006-11-30 2008-06-04 한영전기공업주식회사 다병렬 무정전 전원장치의 공통 축전지 독립 병렬제어시스템
CN102624248A (zh) * 2012-04-01 2012-08-01 广东易事特电源股份有限公司 基于自耦移相变压器和双六脉波整流的ups电源

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张娟娟: ""在线式大功率UPS整流器控制系统研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 *
章建峰 等: ""船用高性能单相交流不间断电源装置研制"", 《现代电子技术》 *
邓春花: ""UPS系统中蓄电池充电的研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112821377A (zh) * 2021-01-04 2021-05-18 深圳市伊力科电源有限公司 直流母线电压控制方法、设备及存储介质
CN112821377B (zh) * 2021-01-04 2023-08-04 深圳市伊力科电源有限公司 直流母线电压控制方法、设备及存储介质
CN116885341A (zh) * 2023-09-06 2023-10-13 江苏永昇空调有限公司 舰船储能高精度温控系统

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