CN111262334A - 一种3u标准机箱的1-20kva电力专用ups主机模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种3U标准机箱的1‑20KVA电力专用UPS主机模块，包括箱体，箱体内安装有USP主机模块，USP主机模块包括切换单元、电阻、整流单元和母线电容，切换单元位于箱体内后方左侧，切换单元的右侧有电阻，电阻的右侧安装整流单元，切换单元的前侧有多个母线电容，母线电容的两侧嵌设有逆变单元，逆变单元的右侧设有DSP控制单元，DSP控制单元的前侧设有滤波电容。本发明中1‑20KVA功率段的UPS电源开创性的压缩设计在3U机箱内，减小了设备体积，方便了设备的运输安装及售后维护更换，减小了生产成本及客户使用成本；母线电容与逆变电路相嵌安装的设计，极大的缩减了母线电容与逆变电路之间的距离，减小了因线路寄生电感引起的电磁干扰，使系统运行更加稳定。
Description
技术领域
本发明涉及电力设备技术领域，具体是一种3U标准机箱的1-20KVA电力专用UPS主机模块。
背景技术
电力专用UPS电源主要针对电力系统的特点和要求设计制造，适合电力系统对供电设备高质量、高可靠性的要求，主要应用于负载对电压可靠性要求较高的场所，如电力远动、RTU、电力载波、监控等。能够满足于电力控制系统中电脑等终端设备的用电需求，可为电力控制系统的安全、可靠运行带来最佳的保障。
目前1-20KVA功率段的电力专用UPS电源尺寸及外观种类多，且一种规格的UPS涵盖的功率段基本都很窄，这对设备的生产和使用都不方便，且结构复杂，无法标准化，器件之间距离远、连线长，因此故障率高，容易受干扰。生产工艺复杂、效率低，售后维修难度大，维修成本高。因此，本发明提供一种3U标准机箱的1-20KVA电力专用UPS主机模块，以解决上述提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种3U标准机箱的1-20KVA电力专用UPS主机模块，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种3U标准机箱的1-20KVA电力专用UPS主机模块，包括箱体，箱体内安装有USP主机模块，USP主机模块包括切换单元、电阻、整流单元和母线电容；
切换单元位于箱体内后方左侧，切换单元的右侧有电阻，电阻采用多个不同阻值电阻并联，电阻的右侧安装整流单元，切换单元的前侧有多个母线电容，母线电容的两侧嵌设有逆变单元，逆变单元的右侧设有DSP控制单元，DSP控制单元的前侧设有滤波电容；
USP主机模块的具体工作模式如下：
三相交流220V输入进入整流单元，即三相全桥整流电路，将三相交流220V整流后变成直流电，电压等于交流220V的
倍，即1.414倍，220V*1.414=311V，变为直流电311V；
DC311V与直流输入的DC220V合并，DC311V电压高于DC220V，逆止二极管截止；
当交流输入停止供电时，则直流输入DC220V经逆止二极管导通后给后级供电；
直流电DC311V或DC220V经过软启动单元给母线单元供电，由于母线单元容量很大，母线电容电压又不能突变，因此系统上电时先由软启动单元内的电阻给母线电容充电，母线上的可控硅此时是截止状态，当母线电容上的电压上升到一定值之后，软启动单元的可控硅导通给后级正常供电；
通过逆变单元把直流电变换成120V的交流电，通过输出隔离变压器，把AC120V变成AC220V，最后进入切换单元，与旁路输入供电之间切换，切换单元按照优先级方式将切换单元或旁路输入的其中一路导通，给负载供电。
作为本发明进一步的方案：所述逆变单元采用全桥逆变电路，使用IGBT单管作为功率器件，每个桥臂通过四个IGBT单管并联。
作为本发明再进一步的方案：所述母线电容和逆变单元设计在同一块电路板上。
作为本发明再进一步的方案：所述箱体前侧设为前面板，前面板的右侧安装显示单元，另一侧开设散热孔。
作为本发明再进一步的方案：所述显示单元前侧设有LCD显示屏，LCD显示屏的右侧设有多个按键，LCD显示屏的下侧设有多个显示灯。
作为本发明再进一步的方案：所述箱体后侧设有后面板，后面板的一侧安装有散热风机，另一侧安装有多个贯通式接线端子，且位于贯通式接线端子的一侧设有信号端子。
作为本发明再进一步的方案：所述USP主机模块在DSP控制单元的控制下工作，显示单元通过图文显示设备所有的数据及运行状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中1-20KVA功率段的UPS电源开创性的压缩设计在3U机箱内，减小了设备体积，方便了设备的运输安装及售后维护更换，减小了生产成本及客户使用成本；
2、本发明中母线电容与逆变电路相嵌安装的设计，极大的缩减了母线电容与逆变电路之间的距离，减小了因线路寄生电感引起的电磁干扰，使系统运行更加稳定。
附图说明
图1为本发明的工作原理图。
图2为本发明中箱体内部功能单元摆放图。
图3为本发明中箱体的主视图。
图4为本发明中箱体的后视图。
图中：1-箱体；2-前面板；3-后面板；4-显示单元；41-显示灯；42-按键；43-LCD显示屏；5-散热风机；6-贯通式接线端子；7-切换单元；8-电阻；9-整流单元；10-DSP控制单元；11-滤波电容；12-母线电容；13-逆变单元；14-散热孔；15-信号端子。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中，一种3U标准机箱的1-20KVA电力专用UPS主机模块，如图2所示，包括箱体1，箱体1内安装有USP主机模块，USP主机模块包括切换单元7、电阻8、整流单元9和母线电容12等；
切换单元7位于箱体1内后方左侧，切换单元7的右侧有电阻8，电阻8采用多个不同阻值电阻并联，电阻8的右侧安装整流单元9，切换单元7的前侧有多个母线电容12，母线电容12的两侧嵌设有逆变单元13，逆变单元13的右侧设有DSP控制单元10，DSP控制单元10的前侧设有滤波电容11；
如图1所示，USP主机模块的具体工作模式如下：
三相交流220V输入进入整流单元9，即三相全桥整流电路，将三相交流220V整流后变成直流电，电压等于交流220V的
倍，即1.414倍，220V*1.414=311V，变为直流电311V；
DC311V与直流输入的DC220V合并，DC311V电压高于DC220V，逆止二极管D1截止；
当交流输入停止供电时，则直流输入DC220V经逆止二极管D1导通后给后级供电；
直流电DC311V或DC220V经过软启动单元给母线单元供电，由于母线单元容量很大，母线电容电压又不能突变，因此系统上电时先由软启动单元内的电阻8给母线电容充电，母线上的可控硅此时是截止状态，当母线电容12上的电压上升到一定值之后，软启动单元的可控硅导通给后级正常供电；
通过逆变单元13把直流电变换成120V的交流电，通过输出隔离变压器Q1，把AC120V变成AC220V，最后进入切换单元7，与旁路输入供电之间切换，切换单元7按照优先级方式将切换单元7或旁路输入的其中一路导通，给负载供电。
本发明中逆变单元13采用全桥逆变电路，使用IGBT单管作为功率器件，每个桥臂通过四个IGBT单管并联的方式来扩增电流量，实现大功率输出；
采用母线电容12和全桥逆变电路设计在同一块电路板上的嵌入式方案，极大的缩减了母线电容12与逆变电路之间的距离，因此极大的减小的母线电容12与全桥逆变电路之间的寄生电感，因此减小了因寄生电感在高频载波下造成的电磁干扰。
如图3和4所示，箱体1前侧设为前面板2，前面板2的右侧安装显示单元4，另一侧开设散热孔14，显示单元4前侧设有LCD显示屏43，LCD显示屏43的右侧设有多个按键42，LCD显示屏43的下侧设有多个显示灯41；
箱体1后侧设有后面板3，后面板3的一侧安装有散热风机5，另一侧安装有多个贯通式接线端子6，且位于贯通式接线端子6的一侧设有信号端子15。
上述所有的功能操作均在DSP控制单元10的控制下工作，显示单元4将设备所有的数据及运行状态通过图文显示出来。
本发明的方案将1-20KVA内的许多种类的UPS款型合并设计成一种，全部设计在同一款3U机箱内，将UPS内部的大部分功能器件，如：逆止二极管（D1）、整流单元、逆变单元、控制单元、显示单元、切换单元等集中安装，构成UPS主机模块，此模块为标准的3U机箱结构，体积相对小，重量轻，易于安装生产和维修更换，几乎包含了UPS系统的所有功能；
将此模块安装在UPS系统标准屏柜内，仅需要跟输入输出隔离变压器、输入输出开关等少量的外围器件简单连接，便完成了整套UPS系统的生产安装，结构简单，功能强大。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种3U标准机箱的1-20KVA电力专用UPS主机模块，其特征在于，包括箱体（1），箱体（1）内安装有USP主机模块，USP主机模块包括切换单元（7）、电阻（8）、整流单元（9）和母线电容（12）；
切换单元（7）位于箱体（1）内后方左侧，切换单元（7）的右侧有电阻（8），电阻（8）采用多个不同阻值电阻并联，电阻（8）的右侧安装整流单元（9），切换单元（7）的前侧有多个母线电容（12），母线电容（12）的两侧嵌设有逆变单元（13），逆变单元（13）的右侧设有DSP控制单元（10），DSP控制单元（10）的前侧设有滤波电容（11）；
USP主机模块的具体工作模式如下：
三相交流220V输入进入整流单元（9），即三相全桥整流电路，将三相交流220V整流后变成直流电，电压等于交流220V的
倍，即1.414倍，220V*1.414=311V，变为直流电311V；
DC311V与直流输入的DC220V合并，DC311V电压高于DC220V，逆止二极管截止；
当交流输入停止供电时，则直流输入DC220V经逆止二极管导通后给后级供电；
直流电DC311V或DC220V经过软启动单元给母线单元供电，由于母线单元容量很大，母线电容电压又不能突变，因此系统上电时先由软启动单元内的电阻（8）给母线电容充电，母线上的可控硅此时是截止状态，当母线电容（12）上的电压上升到一定值之后，软启动单元的可控硅导通给后级正常供电；
通过逆变单元（13）把直流电变换成120V的交流电，通过输出隔离变压器，把AC120V变成AC220V，最后进入切换单元（7），与旁路输入供电之间切换，切换单元（7）按照优先级方式将切换单元（7）或旁路输入的其中一路导通，给负载供电。
2.根据权利要求1所述的一种3U标准机箱的1-20KVA电力专用UPS主机模块，其特征在于，所述逆变单元（13）采用全桥逆变电路，使用IGBT单管作为功率器件，每个桥臂通过四个IGBT单管并联。
3.根据权利要求1所述的一种3U标准机箱的1-20KVA电力专用UPS主机模块，其特征在于，所述母线电容（12）和逆变单元（13）设计在同一块电路板上。
4.根据权利要求1所述的一种3U标准机箱的1-20KVA电力专用UPS主机模块，其特征在于，所述箱体（1）前侧设为前面板（2），前面板（2）的右侧安装显示单元（4），另一侧开设散热孔（14）。
5.根据权利要求4所述的一种3U标准机箱的1-20KVA电力专用UPS主机模块，其特征在于，所述显示单元（4）前侧设有LCD显示屏（43），LCD显示屏（43）的右侧设有多个按键（42），LCD显示屏（43）的下侧设有多个显示灯（41）。
6.根据权利要求1所述的一种3U标准机箱的1-20KVA电力专用UPS主机模块，其特征在于，所述箱体（1）后侧设有后面板（3），后面板（3）的一侧安装有散热风机（5），另一侧安装有多个贯通式接线端子（6），且位于贯通式接线端子（6）的一侧设有信号端子（15）。
7.根据权利要求1或4所述的一种3U标准机箱的1-20KVA电力专用UPS主机模块，其特征在于，所述USP主机模块在DSP控制单元（10）的控制下工作，显示单元（4）通过图文显示设备所有的数据及运行状态。
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