CN112701921A - 一种智能型电源分配控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种智能型电源分配控制系统，属于配电与用电技术领域，包括辅助电源模块、220V交流电源模块、半桥隔离开关电源模块、主控制器模块、远程服务器模块、显示模块、通信模块和同步整流稳压输出模块。本发明所述的智能型电源分配控制系统，是能够在远距离的情况下对远程电源设备的电压、电流等参数，处理器为主控制器来控制电源系统并通过WIFI模块与服务器及远程安卓终端设备通信，通过主控制器自带的AD转换器采集数据，把数据通过网络通信，经服务器把采集到的信息最终传输到安卓app。用户可通过安卓app进行实时监控，然后对电源设备进行控制。

Description

一种智能型电源分配控制系统
技术领域
本发明属于配电与用电技术领域，具体地，涉及一种智能型电源分配控制系统。
背景技术
智能配电系统是按用户的需求，遵循配电系统的标准规范而二次开发的一套具有专业性强、自动化程度高、易使用、高性能、高可靠等特点的适用于低压配电系统的电能管理系统。又称IPDS智能配电系统。通过遥测和遥控可以合理调配负荷，实现优化运行，有效节约电能，并有高峰与低谷用电记录，从而为能源管理提供了必要条件。
目前，随着电力科技信息技术的进步和社会需求的不断提高，对用电的安全、经济运行要求越来越高，对于供电企业来说实现无人值守是一场全新的运行管理模式的变革和技术进步，对于提升供电企业的劳动生产率和经济效益发挥极大的作用。普通的配电模块仅采用8位的单片机作为CPU，直接对电信号进行采样，工作速率较低，误差大，采用数码管显示，而一般不具备网络通信功能，不能满足日益发展的电力系统自动化的需要。且普通的配电系统工作效率低、信号采集误差大且不具备网络通信功能，不能满足配电领域自动化发展的需要。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种智能型电源分配控制系统，解决了现有技术中的电源分配控制系统工作效率低下，运行稳定性差的问题。
技术方案：本发明提供了一种智能型电源分配控制系统，包括辅助电源模块、220V交流电源模块、半桥隔离开关电源模块、主控制器模块、远程服务器模块、显示模块、通信模块和同步整流稳压输出模块，所述220V交流电源模块为半桥隔离开关电源模块提供220电源，所述半桥隔离开关电源模块与辅助电源模块和主控制器模块连接，所述辅助电源模块为主控制器模块提供电源，所述主控制器模块的输出端与显示模块和同步整流稳压输出模块连接，所述远程服务器模块通过通信模块和主控制器模块进行通信。
进一步的，上述的智能型电源分配控制系统，所述半桥隔离开关电源模块包括功率变换电路、驱动电路和输出电路。
进一步的，上述的智能型电源分配控制系统，所述功率变换电路包括： N个高频变压器T1～TN、IGBT模块S和隔直电容C2，N为正整数，N个高频变压器的原、副边绕组分别串联，串联原边和串联副边的变比为10：1，IGBT模块S由两个IGBT单体串联组成半桥结构， N个高频变压器原边串联绕组的一端与IGBT模块S的输出端连接，另一端与隔直电容C2的一端相连，隔直电容C2的另一端与IGBT模块S负极相连并接地，IGBT模块S正极与输入直流电压正极相连。
进一步的，上述的智能型电源分配控制系统，所述驱动电路2包括：产生方波信号的信号发生电路和IGBT驱动及保护电路，信号发生电路的输出端与IGBT驱动及保护电路的输入端相连，IGBT驱动及保护电路输出的两路互补驱动信号分别与IGBT模块S的两个IGBT单体的栅极相连。
进一步的，上述的智能型电源分配控制系统，所述输出电路包括，由第一电感L1、第二电感L2和电容C3构成的吸收电路、整流桥堆D、滤波电感L3和滤波电容C4，N个高频变压器副边串联绕组的一端与第一电感L1的一端相连，第一电感L1的另一端与第二电感L2的一端及电容C3的一端共接，第二电感L2的另一端与整流桥堆D的一个交流输入端相连，整流桥堆D的另一个交流输入端与电容C3的另一端及N个高频变压器副边串联绕组的另一端共接，整流桥堆D直流输出的正端与滤波电感L3的一端相连，滤波电感L3的另一端与滤波电容C4的正极相连，整流桥堆D直流输出的负端与滤波电容C4的负极相连并接地。滤波电容C4的两端为输出直流电压的正、负极。
进一步的，上述的智能型电源分配控制系统，所述功率变换电路包括： N个高频变压器T1～TN、IGBT模块S和隔直电容C2，N为正整数，N个高频变压器的原、副边绕组分别串联，串联原边和串联副边的变比为10：1，IGBT模块S由两个IGBT单体串联组成半桥结构， N个高频变压器原边串联绕组的一端与IGBT模块S的输出端连接，另一端与隔直电容C2的一端相连，隔直电容C2的另一端与IGBT模块S负极相连并接地，IGBT模块S正极与输入直流电压正极相连。
进一步的，上述的智能型电源分配控制系统，所述驱动电路包括：产生方波信号的信号发生电路和IGBT驱动及保护电路，信号发生电路的输出端与IGBT驱动及保护电路的输入端相连，IGBT驱动及保护电路输出的两路互补驱动信号分别与IGBT模块S的两个IGBT单体的栅极相连。
进一步的，上述的智能型电源分配控制系统，所述输出电路包括，整流桥堆D、滤波电感L3和滤波电容C4，N个高频变压器副边串联绕组的一端与整流桥堆D的一个交流输入端相连，整流桥堆D的另一个交流输入端与N个高频变压器副边串联绕组的另一端相连，整流桥堆D直流输出的正端与滤波电感L3的一端相连，滤波电感L3的另一端与滤波电容C4的正极相连，整流桥堆D直流输出的负端与滤波电容C4的负极相连并接地。滤波电容C4的两端为输出直流电压的正、负极。
上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：本发明所述的智能型电源分配控制系统，是能够在远距离的情况下对远程电源设备的电压、 电流等参数，处理器为主控制器来控制电源系统并通过 WIFI 模块与服务器及远程安卓终端设备通信， 通过主控制器自带的 AD 转换器采集数据，把数据通过网络通信，经服务器把采集到的信息最终传输到安卓 app。用户可通过安卓 app进行实时监控， 然后对电源设备进行控制。
附图说明
图1为本发明所述智能型电源分配控制系统的总体框架图；
图2为本发明所述智能型电源分配控制系统实施例一的结构示意图；
图3为本发明所述智能型电源分配控制系统实施例二的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例一
如图1所示的智能型电源分配控制系统，包括辅助电源模块、220V交流电源模块、半桥隔离开关电源模块、主控制器模块、远程服务器模块、显示模块、通信模块和同步整流稳压输出模块，所述220V交流电源模块为半桥隔离开关电源模块提供220电源，所述半桥隔离开关电源模块与辅助电源模块和主控制器模块连接，所述辅助电源模块为主控制器模块提供电源，所述主控制器模块的输出端与显示模块和同步整流稳压输出模块连接，所述远程服务器模块通过通信模块和主控制器模块进行通信。
如图2所示的半桥隔离开关电源模块包括功率变换电路、驱动电路和输出电路。功率变换电路包括N个高频变压器T1～TN、IGBT模块S和隔直电容C2，N为正整数，N个高频变压器的原、副边绕组分别串联，串联原边和串联副边的变比为10：1，IGBT模块S由两个IGBT单体串联组成半桥结构， N个高频变压器原边串联绕组的一端与IGBT模块S的输出端连接，另一端与隔直电容C2的一端相连，隔直电容C2的另一端与IGBT模块S负极相连并接地，IGBT模块S正极与输入直流电压正极相连。所述驱动电路2包括：产生方波信号的信号发生电路和IGBT驱动及保护电路，信号发生电路的输出端与IGBT驱动及保护电路的输入端相连，IGBT驱动及保护电路输出的两路互补驱动信号分别与IGBT模块S的两个IGBT单体的栅极相连。所述输出电路包括，由第一电感L1、第二电感L2和电容C3构成的吸收电路、整流桥堆D、滤波电感L3和滤波电容C4，N个高频变压器副边串联绕组的一端与第一电感L1的一端相连，第一电感L1的另一端与第二电感L2的一端及电容C3的一端共接，第二电感L2的另一端与整流桥堆D的一个交流输入端相连，整流桥堆D的另一个交流输入端与电容C3的另一端及N个高频变压器副边串联绕组的另一端共接，整流桥堆D直流输出的正端与滤波电感L3的一端相连，滤波电感L3的另一端与滤波电容C4的正极相连，整流桥堆D直流输出的负端与滤波电容C4的负极相连并接地。滤波电容C4的两端为输出直流电压的正、负极。
实施例一半桥隔离开关电源模块的工作原理如下：信号发生电路输出一个占空比约为50%的方波信号给IGBT驱动及保护电路，由IGBT驱动及保护电路为IGBT模块S提供两路互补驱动信号，IGBT模块S将输入的直流高电压进行斩波，串联高频变压器T1至TN的原、副边变比为10：1，串联高频变压器T1至TN将原边IGBT斩波形成的电压方波进行降压变换得到副边幅度为原边1/10左右的电压方波，副边的电压方波再经过吸收电路L1,L2,C3、整流桥堆D、滤波电感L3和滤波电容C4的滤波作用即可得到所需的低压直流电压，为后续负载供电。其中，串联的高频变压器T1至TN分担了输入直流高电压，使得高压绝缘问题得到了妥善的处理。
实施例二
如图1所示的智能型电源分配控制系统，包括辅助电源模块、220V交流电源模块、半桥隔离开关电源模块、主控制器模块、远程服务器模块、显示模块、通信模块和同步整流稳压输出模块，所述220V交流电源模块为半桥隔离开关电源模块提供220电源，所述半桥隔离开关电源模块与辅助电源模块和主控制器模块连接，所述辅助电源模块为主控制器模块提供电源，所述主控制器模块的输出端与显示模块和同步整流稳压输出模块连接，所述远程服务器模块通过通信模块和主控制器模块进行通信。
如图3所示的半桥隔离开关电源模块包括功率变换电路、驱动电路和输出电路。所述功率变换电路包括： N个高频变压器T1～TN、IGBT模块S和隔直电容C2，N为正整数，N个高频变压器的原、副边绕组分别串联，串联原边和串联副边的变比为10：1，IGBT模块S由两个IGBT单体串联组成半桥结构， N个高频变压器原边串联绕组的一端与IGBT模块S的输出端连接，另一端与隔直电容C2的一端相连，隔直电容C2的另一端与IGBT模块S负极相连并接地，IGBT模块S正极与输入直流电压正极相连。所述驱动电路包括：产生方波信号的信号发生电路和IGBT驱动及保护电路，信号发生电路的输出端与IGBT驱动及保护电路的输入端相连，IGBT驱动及保护电路输出的两路互补驱动信号分别与IGBT模块S的两个IGBT单体的栅极相连。所述输出电路包括，整流桥堆D、滤波电感L3和滤波电容C4，N个高频变压器副边串联绕组的一端与整流桥堆D的一个交流输入端相连，整流桥堆D的另一个交流输入端与N个高频变压器副边串联绕组的另一端相连，整流桥堆D直流输出的正端与滤波电感L3的一端相连，滤波电感L3的另一端与滤波电容C4的正极相连，整流桥堆D直流输出的负端与滤波电容C4的负极相连并接地。滤波电容C4的两端为输出直流电压的正、负极。
实施例二半桥隔离开关电源模块的工作原理如下：信号发生电路输出一个占空比约为50%的方波信号给IGBT驱动及保护电路，由IGBT驱动及保护电路为IGBT模块S提供两路互补驱动信号，IGBT模块S将输入的直流高电压进行斩波，串联高频变压器T1至TN的原、副边变比为10：1，串联高频变压器T1至TN将原边IGBT斩波形成的电压方波进行降压变换得到副边幅度为原边1/10左右的电压方波，副边的电压方波经过整流桥堆D、滤波电感L3和滤波电容C4的滤波作用即可得到所需的低压直流电压，为后续负载供电。其中，串联的高频变压器T1至TN分担了输入直流高电压，使得高压绝缘问题得到了妥善的处理。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种智能型电源分配控制系统，其特征在于：包括辅助电源模块、220V交流电源模块、半桥隔离开关电源模块、主控制器模块、远程服务器模块、显示模块、通信模块和同步整流稳压输出模块，所述220V交流电源模块为半桥隔离开关电源模块提供220电源，所述半桥隔离开关电源模块与辅助电源模块和主控制器模块连接，所述辅助电源模块为主控制器模块提供电源，所述主控制器模块的输出端与显示模块和同步整流稳压输出模块连接，所述远程服务器模块通过通信模块和主控制器模块进行通信。
2.根据权利要求1所述的智能型电源分配控制系统，其特征在于：所述半桥隔离开关电源模块包括功率变换电路、驱动电路和输出电路。
3.根据权利要求2所述的智能型电源分配控制系统，其特征在于：所述功率变换电路包括： N个高频变压器T1～TN、IGBT模块S和隔直电容C2，N为正整数，N个高频变压器的原、副边绕组分别串联，串联原边和串联副边的变比为10：1，IGBT模块S由两个IGBT单体串联组成半桥结构， N个高频变压器原边串联绕组的一端与IGBT模块S的输出端连接，另一端与隔直电容C2的一端相连，隔直电容C2的另一端与IGBT模块S负极相连并接地，IGBT模块S正极与输入直流电压正极相连。
4.根据权利要求2所述的智能型电源分配控制系统，其特征在于：所述驱动电路包括：产生方波信号的信号发生电路和IGBT驱动及保护电路，信号发生电路的输出端与IGBT驱动及保护电路的输入端相连，IGBT驱动及保护电路输出的两路互补驱动信号分别与IGBT模块S的两个IGBT单体的栅极相连。
5.根据权利要求2所述的智能型电源分配控制系统，其特征在于：所述输出电路包括，由第一电感L1、第二电感L2和电容C3构成的吸收电路、整流桥堆D、滤波电感L3和滤波电容C4，N个高频变压器副边串联绕组的一端与第一电感L1的一端相连，第一电感L1的另一端与第二电感L2的一端及电容C3的一端共接，第二电感L2的另一端与整流桥堆D的一个交流输入端相连，整流桥堆D的另一个交流输入端与电容C3的另一端及N个高频变压器副边串联绕组的另一端共接，整流桥堆D直流输出的正端与滤波电感L3的一端相连，滤波电感L3的另一端与滤波电容C4的正极相连，整流桥堆D直流输出的负端与滤波电容C4的负极相连并接地，滤波电容C4的两端为输出直流电压的正、负极。
6.根据权利要求2所述的智能型电源分配控制系统，其特征在于：所述功率变换电路包括： N个高频变压器T1～TN、IGBT模块S和隔直电容C2，N为正整数，N个高频变压器的原、副边绕组分别串联，串联原边和串联副边的变比为10：1，IGBT模块S由两个IGBT单体串联组成半桥结构， N个高频变压器原边串联绕组的一端与IGBT模块S的输出端连接，另一端与隔直电容C2的一端相连，隔直电容C2的另一端与IGBT模块S负极相连并接地，IGBT模块S正极与输入直流电压正极相连。
7.根据权利要求2所述的智能型电源分配控制系统，其特征在于：所述驱动电路包括：产生方波信号的信号发生电路和IGBT驱动及保护电路，信号发生电路的输出端与IGBT驱动及保护电路的输入端相连，IGBT驱动及保护电路输出的两路互补驱动信号分别与IGBT模块S的两个IGBT单体的栅极相连。
8.根据权利要求2所述的智能型电源分配控制系统，其特征在于：所述输出电路包括，整流桥堆D、滤波电感L3和滤波电容C4，N个高频变压器副边串联绕组的一端与整流桥堆D的一个交流输入端相连，整流桥堆D的另一个交流输入端与N个高频变压器副边串联绕组的另一端相连，整流桥堆D直流输出的正端与滤波电感L3的一端相连，滤波电感L3的另一端与滤波电容C4的正极相连，整流桥堆D直流输出的负端与滤波电容C4的负极相连并接地，滤波电容C4的两端为输出直流电压的正、负极。
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