CN112821734A - 智能电源转换控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种智能电源转换控制系统，它解决了电源控制系统适应性较差等问题，其包括交流输入，交流输入通过滤波模块分别与隔离模块和辅助电源连接，滤波模块通过交流控制检测模块连接有若干路交流输出，隔离模块通过直流控制检测模块连接有若干路直流输出，辅助电源连接有主控单元电路，主控单元电路通过通信总线与交流控制检测模块和直流控制检测模块连接。本发明具有适应性好、运行稳定等优点。
Description
技术领域
本发明涉及地面电源技术领域、多路供电系统和智能通讯领域，特别涉及一种智能电源转换控制系统。
背景技术
随着硬件技术的发展和生产力的进步，智能电源的应用具有广阔的应用场景，在这其中电源的控制理论一直是智能电源体系应用的重点性内容。同时，这也是智能电源设备里应用的核心基础。一直以来，控制工具以及控制基础理论原理一直都是控制行业领域的研发与应用的热点。二者之间如何通过合适载体衔接起来，成为了电源市场的创新突破的关键点。研发过程的应用同时也带来了巨大的挑战。转换控制设备中要求控制设备需要在高功率、高密度以及大范围的环境温度内稳定的运行。并且还需要能够通过网络化的智能监控管理实现全数字化的控制。实现良好的安全性能。节能环保的稳定运行。由于传统电源系统采用单一的输入输出电源设计，电源适应性和可靠性较差，很难适应不同的使用场景。
为了解决现有技术存在的不足，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种智能电源控制设备[201811434463.3]，其包括光伏和电源智能终端，光伏电性连接有电源智能终端，电源智能终端内固定有智能控制芯片，电源智能终端电性电性连接有无线连接终端，无线连接终端电性连接有无线路由器，无线路由器无线连接有移动终端设备，电源智能终端电性连接有智能电表，电源智能终端电性连接有第一智能控制器、第二智能控制器、第三智能控制器和第四智能控制器，第一智能控制器连接有家庭防盗门系统，家庭防盗门系统电性连接有指纹摄像采集器，第二智能控制器电性连接有家庭照明器。
上述方案在一定程度上解决了电源智能控制的问题，但是该方案依然存在着诸多不足，例如电源适应性和可靠性较差等问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，适应性较好的智能电源转换控制系统。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本智能电源转换控制系统，包括交流输入，交流输入通过滤波模块分别与隔离模块和辅助电源连接，滤波模块通过交流控制检测模块连接有若干路交流输出，隔离模块通过直流控制检测模块连接有若干路直流输出，辅助电源连接有主控单元电路，主控单元电路通过通信总线与交流控制检测模块和直流控制检测模块连接。采用滤波模块和辅助电源串连提高输出的稳定性，其中交流输出和直流输出分别配备独立的控制检测模块且通过主控单元电路对输出端进行监测控制，直流输出和交流输出具有多路接头，从而提高电源的适应性。
在上述的智能电源转换控制系统中，滤波模块包括与交流输入连接的交流电磁兼容滤波器和辅助电磁兼容滤波单元，交流电磁兼容滤波器与隔离模块和交流控制检测模块连接且交流电磁兼容滤波器与交流输入之间设有防浪涌控制单元，辅助电磁兼容滤波单元通过辅助电源与主控单元电路连接。防浪涌控制单元起到防雷击作用，保持其交流输出和直流输出的电压稳定，辅助电源为主控单元电路独立供电，可在断电后一段时间内继续监测控制电流输出，提高使用安全性。
在上述的智能电源转换控制系统中，隔离模块包括若干并连的AC/DC隔离电源模块。
在上述的智能电源转换控制系统中，AC/DC隔离电源模块包括与滤波模块连接的AC/DC电源转换器，AC/DC电源转换器通过隔离电源与直流控制检测模块连接。AC/DC隔离电源模块将交流电转化为直流电并传输至并联的隔离电源内，实现直流稳定输出。
在上述的智能电源转换控制系统中，直流控制检测模块和交流控制检测模块包括检测电路，检测电路通过单片机主控电路与输出控制电路连接，单片机主控电路通过通信电路与主控单元电路连接，单片机主控电路与检测电路之间设置有模数转换器。检测电路和单片机主控电路配合监测直流和交流输入，并由输出控制电路对输出端的电压电流进行分配。
在上述的智能电源转换控制系统中，检测电路包括电压检测模块、电流检测模块和温度检测模块。检测电路监测电压、电流和温度，并传输至主控单元电路进行汇总，方便用户实时监测电源的运行状态。
在上述的智能电源转换控制系统中，交流输入的输入电压为198VAC～242VAC，其输入频率为50Hz±5％，交流输出为四路220VAC输出端，直流输出为九路28VDC/24VDC输出端。交流输出和直流输出适应不同的电源需求，多路输出满足大批量负载需求。
在上述的智能电源转换控制系统中，28V/24V输出端包括并联的主用28VDC输出和备用24VDC输出，主用28VDC输出和备用24VDC输出分别配备二极管进行隔离。单路的28V/24V输出端电源损坏或断路时，可由另一路供电，二极管对主用28VDC输出和备用24VDC输出隔离，对输出的电路进行有效保护。
在上述的智能电源转换控制系统中，主控单元电路通过网络通信模块与上位机连接，主控单元电路自身配备有面板开关和显示触摸屏，主控单元电路连接有风机。主控单元电路将汇总后信息通过网络通信模块传输至上位机，其配备的显示触摸屏可对电路直接进行调控或通过上位机进行远程调控。
在上述的智能电源转换控制系统中，主控单元电路具有监测交流输出或者直流输出状态的输出监测模块。输出监测模块与检测电路配合，对直流输出和交流输出的进出端进行双重监测，进一步提高检测精确度。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：多路直流输出和交流输出，与滤波模块和隔离模块之间分别配备独立的控制检测模块，具有较好的适用性；隔离模块和滤波模块配合，提高电流电压稳定性，提高运行安全性；主控单元电路具有显示触摸屏并与上位机连接，可对电路实现直接调控或远程调控。
附图说明
图1是本发明的原理图；
图2是本发明的AC/DC隔离电源模块的结构框图；
图3是本发明的主控单元电路的结构框图；
图4是本发明的主备冗余原理图；
图中，交流输入1、滤波模块2、交流电磁兼容滤波器21、辅助电磁兼容滤波单元22、防浪涌控制单元23、隔离模块3、AC/DC隔离电源模块31、AC/DC电源转换器32、隔离电源33、辅助电源4、交流控制检测模块5、交流输出6、220VAC输出端61、直流控制检测模块7、检测电路71、单片机主控电路72、输出控制电路73、通信电路74、模数转换器75、电压检测模块76、电流检测模块77、温度检测模块78、直流输出8、28VDC/24VDC输出端81、主用28VDC输出82、备用24VDC输出83、主控单元电路9、网络通信模块91、上位机92、面板开关93、显示触摸屏94、风机95、输出监测模块96、通信总线97。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
如图1-4所示，本智能电源转换控制系统，包括交流输入1，交流输入1通过滤波模块2分别与隔离模块3和辅助电源4连接，滤波模块2通过交流控制检测模块5连接有若干路交流输出6，隔离模块3通过直流控制检测模块7连接有若干路直流输出8，辅助电源4连接有主控单元电路9，主控单元电路9通过通信总线97与交流控制检测模块5和直流控制检测模块7连接。电源转换采用冗余热备份设计，将输入交流电压分配至主路工作电路和热备份工作电路，并转换为多路直流输出8同时具备独立可控和保护功能。本系统具有一路单相220VAC/50Hz的交流输入1，通过交流电磁兼容滤波器21和内部的辅助电源4和隔离模块3供电。主控单元电路9通过网络通信模块91由上位机92遥控四路220VAC输出端61和九路28VDC/24VDC输出端81，用户通过显示触摸屏94对网络IP地址进行修改。显示触摸屏94显示当前各路输出状态，通过直流控制检测模块7和交流控制检测模块5实现对输出电压电流信息的实时采集，出现异常时关闭输出并显示保护状态。
具体地，滤波模块2包括与交流输入1连接的交流电磁兼容滤波器21和辅助电磁兼容滤波单元22，交流电磁兼容滤波器21与隔离模块3和交流控制检测模块5连接且交流电磁兼容滤波器21与交流输入1之间设有防浪涌控制单元23，辅助电磁兼容滤波单元22通过辅助电源4与主控单元电路9连接。滤波模块2配合的隔离模块3起到防雷保护作用。
深入地，隔离模块3包括若干并连的AC/DC隔离电源模块31，AC/DC隔离电源模块31包括与滤波模块2连接的AC/DC电源转换器32，AC/DC电源转换器32通过隔离电源33与直流控制检测模块7连接。AC/DC电源转换器32将外接交流电源转化为直流28V输出，还包括将220VAC输入的交流电压转换为稳定的12V的AC/DC电源转换器32以及将外接9V～36V宽范围输入的直流电压转换为稳定的3.3V的DC/DC电源转换器。
更进一步地，直流控制检测模块7和交流控制检测模块5包括检测电路71，检测电路71通过单片机主控电路72与输出控制电路73连接，单片机主控电路72通过通信电路74与主控单元电路9连接，单片机主控电路72与检测电路71之间设置有模数转换器75。模数转换器75将检测电路71采集到的模拟信号转换为数字信号。交流控制检测模块5将输入的交流电压转换为独立输出工作电压。
除此之外，检测电路71包括电压检测模块76、电流检测模块77和温度检测模块78。检测电路71采用了具备电流电压以及温度采集功能的控制器芯片，单片机主控电路72的单片机可以输出高低电平控制开通或者关断光耦，从而达到控制输出的目的。
同时，交流输入1的输入电压为198VAC～242VAC，其输入频率为50Hz±5％，交流输出6为四路220VAC输出端61，直流输出8为九路28VDC/24VDC输出端81。
可见地，28V/24V输出端81包括并联的主用28VDC输出82和备用24VDC输出83，主用28VDC输出82和备用24VDC输出83分别配备二极管进行隔离。系统的九路28VDC/24VDC输出端81为28VDC和24VDC主备电压形式输出，当主用28VDC输出82和备用24VDC输出83均有输出电压时，由主用28VDC输出82优先给负载供电，当主用28VDC输出82供电故障时，由备用24VDC输出83给负载供电，又当主用28VDC输出82恢复供电时，由主用28VDC输出82继续给负载供电。由于主用28VDC输出82和备用24VDC输出83属于并联关系，当多种电压并联使用时需要引入二极管进行隔离，保证在一路电源损坏或者短路时母线可由另一路电源继续供电，因此在设计当中引入ORing架构。
很明显，主控单元电路9通过网络通信模块91与上位机92连接，主控单元电路9自身配备有面板开关93和显示触摸屏94，主控单元电路9连接有风机95。主控单元电路9上的显示触摸屏94显示采样到的输出电压、电流和温度状态，通过上位机92或显示触摸屏94对输出主动进行管制，并显示该路输出是否处于异常状态。主控单元电路9与单片机主控电路72连接，进行本地和远程策略选择，根据实际需要判定输出端需要远程控制还是本地操作控制，当远程中断时，自动切为本地模式，当远程恢复后自动回切为远程模式，可适应环境恶劣的无人站点场景。网络通信模块91采用以太网转换，通过网络协议对远程指令进行解析并相应远程遥控，同时上报每路输出状态，实时监测供电后级的设备工作电压电流是否正常。
优选地，主控单元电路9具有监测交流输出6或者直流输出8状态的输出监测模块96。输出监测模块96相对直流控制检测模块7和交流控制检测模块5内的检测电路71独立，其对采集的电压电流进行比对，与主控单元电路9配合对交流输出6和直流输出8进行反馈调节。
综上所述，本实施例的原理在于：交流输入1与滤波模块2和隔离模块3连接，并由隔离模块3将交流电转化为直流电，从交流输出6或直流输出8输出电流，之间的交流控制检测模块5和直流控制检测模块7由主控单元电路9对电压电流进行监测调控。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了交流输入1、滤波模块2、交流电磁兼容滤波器21、辅助电磁兼容滤波单元22、防浪涌控制单元23、隔离模块3、AC/DC隔离电源模块31、AC/DC电源转换器32、隔离电源33、辅助电源4、交流控制检测模块5、交流输出6、220VAC输出端61、直流控制检测模块7、检测电路71、单片机主控电路72、输出控制电路73、通信电路74、模数转换器75、电压检测模块76、电流检测模块77、温度检测模块78、直流输出8、28VDC/24VDC输出端81、主用28VDC输出82、备用24VDC输出83、主控单元电路9、网络通信模块91、上位机92、面板开关93、显示触摸屏94、风机95、输出监测模块96、通信总线97等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (10)
1.一种智能电源转换控制系统，包括交流输入(1)，其特征在于，所述的交流输入(1)通过滤波模块(2)分别与隔离模块(3)和辅助电源(4)连接，所述的滤波模块(2)通过交流控制检测模块(5)连接有若干路交流输出(6)，所述的隔离模块(3)通过直流控制检测模块(7)连接有若干路直流输出(8)，所述的辅助电源(4)连接有主控单元电路(9)，所述的主控单元电路(9)通过通信总线(97)与交流控制检测模块(5)和直流控制检测模块(7)连接。
2.根据权利要求1所述的智能电源转换控制系统，其特征在于，所述的滤波模块(2)包括与交流输入(1)连接的交流电磁兼容滤波器(21)和辅助电磁兼容滤波单元(22)，所述的交流电磁兼容滤波器(21)与隔离模块(3)和交流控制检测模块(5)连接且所述的交流电磁兼容滤波器(21)与交流输入(1)之间设有防浪涌控制单元(23)，所述的辅助电磁兼容滤波单元(22)通过辅助电源(4)与主控单元电路(9)连接。
3.根据权利要求2所述的智能电源转换控制系统，其特征在于，所述的隔离模块(3)包括若干并连的AC/DC隔离电源模块(31)。
4.根据权利要求3所述的智能电源转换控制系统，其特征在于，所述的AC/DC隔离电源模块(31)包括与滤波模块(2)连接的AC/DC电源转换器(32)，所述的AC/DC电源转换器(32)通过隔离电源(33)与直流控制检测模块(7)连接。
5.根据权利要求1所述的智能电源转换控制系统，其特征在于，所述的直流控制检测模块(7)和交流控制检测模块(5)包括检测电路(71)，所述的检测电路(71)通过单片机主控电路(72)与输出控制电路(73)连接，所述的单片机主控电路(72)通过通信电路(74)与主控单元电路(9)连接，所述的单片机主控电路(72)与检测电路(71)之间设置有模数转换器(75)。
6.根据权利要求5所述的智能电源转换控制系统，其特征在于，所述的检测电路(71)包括电压检测模块(76)、电流检测模块(77)和温度检测模块(78)。
7.根据权利要求1所述的智能电源转换控制系统，其特征在于，所述的交流输入(1)的输入电压为198VAC～242VAC，其输入频率为50Hz±5％，所述的交流输出(6)为四路220VAC输出端(61)，所述的直流输出(8)为九路28VDC/24VDC输出端(81)。
8.根据权利要求7所述的智能电源转换控制系统，其特征在于，所述的28V/24V输出端(81)包括并联的主用28VDC输出(82)和备用24VDC输出(83)，所述的主用28VDC输出(82)和备用24VDC输出(83)分别配备二极管进行隔离。
9.根据权利要求1所述的智能电源转换控制系统，其特征在于，所述的主控单元电路(9)通过网络通信模块(91)与上位机(92)连接，所述的主控单元电路(9)自身配备有面板开关(93)和显示触摸屏(94)，所述的主控单元电路(9)连接有风机(95)。
10.根据权利要求9所述的智能电源转换控制系统，其特征在于，所述的主控单元电路(9)具有监测交流输出(6)或者直流输出(8)状态的输出监测模块(96)。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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