CN115833347A - 一种不间断电源及其逆变模块 - Google Patents

Abstract

本发明属于供电电源领域，具体涉及一种不间断电源及其逆变模块。将电力电子变换相关的电路及元件与工频隔离相关的电路及元件分别集成为模块化单元，并将两个模块化单元放置于抽屉式的壳体内，通过快拆转接单元相互连接，达到可以通过抽出模块化单元即可断开与相应单元连接的全部线路，将模块化单元从整个不间断电源中完整取出的效果，便于进行针对性检修维护，并且有效缩短了连接线长度；且以快拆转接单元中的印制板连线代替原系统中电力电子变换电路与工频隔离电路之间的导线，固定两单元之间的连线方式，结合缩短的连线长度，能够有效降低连接线及杂散参数对逆变模块整体的影响。

Description

一种不间断电源及其逆变模块

技术领域

本发明属于供电电源领域，具体涉及一种不间断电源及其逆变模块。

背景技术

由于发电厂、变电站的特殊使用需求，需要使用电力专用不间断电源向微机、通讯、载波、事故照明及其它不能停电的设备供电。因此，通常采用交流输入与逆变输出配置工频变压器并且其备用直流电源直接取自直流操作电源的不间断电源装置，即电力专用不间断电源为此类设备供电。

现有技术中，电力专用不间断电源通常为不间断电源屏柜，其逆变模块配置的输入、输出隔离变压器为工频变压器，其体积、重量均较大；电力专用不间断电源逆变模块的变压器与电力电子变换部分一般采用器件散装的形式安装于不间断电源屏柜内，具体布局如图1所示：工频变压器放置于屏柜下部，电力电子变换部分放置于屏柜中部(即图1中的逆变模块位置)，此种布局造成变压器与电力电子变换部分距离较远、连线较长，使得不间断电源极易收到干扰，影响整体电源的稳定运行；且电力电子变换部分与变压器的分散布置使得二者接线情况复杂，导致电源产品后期的检修维护较为困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不间断电源及其逆变模块，用于解决现有技术中电力专用不间断电源逆变模块的变压器与电力电子变换部分分散布置导致电源运行不稳定且后期维护困难的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种逆变模块，包括壳体、电力电子变换单元、工频隔离单元和快拆转接单元；

所述电力电子变换单元、工频隔离单元在壳体内抽拉式设置，当电力电子变换单元、工频隔离单元插入壳体后通过所述快拆转接单元电性连接；

所述快拆转接单元还用于工频隔离单元、电力电子变换单元分别与不间断电源的电能输入的中转连接；快拆转接单元与工频隔离单元、电力电子变换单元之间的连接端子均为热插拔端子，用于在电力电子变换单元和/或工频隔离单元位于壳体内时，将快拆转接单元与工频隔离单元和/或电力电子变换单元连接，在电力电子变换单元和/或工频隔离单元从壳体内取出时，断开快拆转接单元与工频隔离单元和/或电力电子变换单元的连接。

上述技术方案的有益效果为：将电力电子变换相关的电路及元件与工频隔离相关的电路及元件分别集成为模块化单元，并将两个模块化单元放置于抽屉式的壳体内，通过快拆转接单元相互连接，通过抽出模块化单元即能够断开与相应单元连接的全部线路，将模块化单元从整个不间断电源中完整取出，便于进行针对性检修维护，并且有效缩短了连接线长度。

进一步地，快拆转接单元内部电路连线为印制板连线。

上述技术方案的有益效果为：以快拆转接单元中的印制板连线代替原系统中电力电子变换电路与工频隔离电路之间的导线，固定两单元之间的连线方式，结合缩短的连线长度，能够有效降低连接线及杂散参数对逆变模块整体的影响。

进一步地，所述工频隔离单元和/或电力电子变换单元上安装有把手，用于将工频隔离单元和/或电力电子变换单元从壳体内取出。

上述技术方案的有益效果为：安装把手便于施加拉力，更方便检修维护人员将工频隔离单元和/或电力电子变换单元从壳体抽出。

进一步地，所述快拆转接单元固定在壳体后侧面外侧，通过热插拔端子穿过壳体与电力电子变换单元和/或工频隔离单元连接。

上述技术方案的有益效果为：能够使得在进行抽拉和推入时热插拔端子处不受其他方向的分力，使得抽出/推入电力电子变换单元和工频隔离单元时，快拆转接单元和电力电子变换单元、工频隔离单元之间的松脱/连接的更顺利。

进一步地，所述电力电子变换单元包括整流部分、逆变部分、整流输入端子和逆变输出端子；所述工频隔离单元包括交流输入变压器和逆变输出变压器；

电力电子变换单元的整流部分的交流侧连接至工频隔离单元的交流输入隔离变压器的副边；交流输入变压器的原边用于连接至不间断电源的交流输入，副边连接至电力电子变换单元的整流输入端子；工频隔离单元的逆变输出变压器的原边连接至电力电子变换单元的逆变部分的交流侧，副边接至电力电子变换单元的逆变输出端子。

本发明还提供了一种不间断电源，包括柜体和逆变模块，所示逆变模块包括壳体、电力电子变换单元、工频隔离单元和快拆转接单元；

所述电力电子变换单元、工频隔离单元在壳体内抽拉式设置，当电力电子变换单元、工频隔离单元插入壳体后通过所述快拆转接单元电性连接；

所述快拆转接单元还用于工频隔离单元、电力电子变换单元分别与不间断电源的电能输入的中转连接；快拆转接单元与工频隔离单元、电力电子变换单元之间的连接端子均为热插拔端子，用于在电力电子变换单元和/或工频隔离单元位于壳体内时，将快拆转接单元与工频隔离单元和/或电力电子变换单元连接，在电力电子变换单元和/或工频隔离单元从壳体内取出时，断开快拆转接单元与工频隔离单元和/或电力电子变换单元的连接。

上述技术方案的有益效果为：将电力电子变换相关的电路及元件与工频隔离相关的电路及元件分别集成为模块化单元，并将两个模块化单元放置于抽屉式的壳体内，通过快拆转接单元相互连接，通过抽出模块化单元即能够断开与相应单元连接的全部线路，将模块化单元从整个不间断电源中完整取出，便于进行针对性检修维护，并且有效缩短了连接线长度。

进一步地，快拆转接单元内部电路连线为印制板连线。

上述技术方案的有益效果为：以快拆转接单元中的印制板连线代替原系统中电力电子变换电路与工频隔离电路之间的导线，固定两单元之间的连线方式，结合缩短的连线长度，能够有效降低连接线及杂散参数对逆变模块整体的影响。

进一步地，所述工频隔离单元和/或电力电子变换单元上还安装有把手，用于将工频隔离单元和/或电力电子变换单元从壳体内取出。

上述技术方案的有益效果为：安装把手便于施加拉力，更方便检修维护人员将工频隔离单元和/或电力电子变换单元从壳体抽出。

进一步地，所述快拆转接单元固定在壳体后侧面外侧，通过热插拔端子穿过壳体与电力电子变换单元和/或工频隔离单元连接。

上述技术方案的有益效果为：能够使得在进行抽拉和推入时热插拔端子处不受其他方向的分力，使得抽出/推入电力电子变换单元和工频隔离单元时，快拆转接单元和电力电子变换单元、工频隔离单元之间的松脱/连接的更顺利。

进一步地，所述电力电子变换单元包括整流部分、逆变部分、整流输入端子和逆变输出端子；所述工频隔离单元包括交流输入变压器和逆变输出变压器；

电力电子变换单元的整流部分的交流侧连接至工频隔离单元的交流输入隔离变压器的副边；交流输入变压器的原边连接至不间断电源的交流输入，副边连接至电力电子变换单元的整流输入端子；工频隔离单元的逆变输出变压器的原边连接至电力电子变换单元的逆变部分的交流侧，副边接至电力电子变换单元的逆变输出端子。

附图说明

图1为本发明背景技术中现有的不间断电源屏柜的具体布局示意图；

图2为本发明逆变模块实施例中逆变模块的功能单元划分示意图；

图3a为本发明逆变模块实施例中逆变模块的俯视图；

图3b为本发明逆变模块实施例中逆变模块的侧视图；

图3c为本发明逆变模块实施例中逆变模块的正视图；

图4为本发明不间断电源实施例中不间断电源的结构示意图；

图5为本发明不间断电源实施例中逆变模块与不间断电源柜体连接的电路原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

不间断电源的逆变模块实施例：

本实施例给出了一种不间断电源的逆变模块的技术方案，该逆变模块包括壳体、电力电子变换单元、工频隔离单元和快拆转接单元；工频隔离单元和电力电子变换单元均为模块化单元，如本实施例中，两台工频隔离变压器封装于尺寸固定的模块内构成工频隔离单元，并设置两台工频隔离变压器的输入、输出端口，以实现交流输入及逆变输出的工频隔离及变压作用。

其中，电力电子变换单元、工频隔离单元在壳体内抽拉式设置，当电力电子变换单元、工频隔离单元插入壳体后通过该快拆转接单元电性连接，该快拆转接单元还用于工频隔离单元、电力电子变换单元分别与不间断电源的电能输入的连接；即快拆转接单元本身相当于一个中转电路，作为电力电子变换单元、工频隔离单元以及不间断电源的电能输入三者之间相互的连接导线。本实施例中，参照图2，不间断电源的电能输入可以包括直流输入、交流输入、旁路输入等，且快拆转接单元还用于将经过逆变模块处理后的交流电能输出至逆变模块外。本实施例中的交流输入电压标称值为220V或380V，旁路电压标称值为220V，直流输入电压的标称值为110V或220V，逆变模块输出的电压标称值为220V。

快拆转接单元与工频隔离单元、电力电子变换单元之间的连接端子均为热插拔端子，用于在电力电子变换单元和工频隔离单元位于壳体内时，将快拆转接单元分别和工频隔离单元、电力电子变换单元连接，在电力电子变换单元或工频隔离单元从壳体内取出时，相应断开快拆转接单元与工频隔离单元或电力电子变换单元的连接；快拆转接单元和工频隔离单元的关系、快拆转接单元和电力电子变换单元相当于插座与插头之间的关系，以快拆转接单元和电力电子变换单元为例，将电力电子变换单元抽出时，快拆转接单元和电力电子变换单元之间的连接松脱，使得两个单元之间的线路断开；将电力电子变换单元推入时，快拆转接单元和电力电子变换单元之间插接连接，使得两个单元之间的线路接通，因此在需要对电力电子变换单元或工频隔离单元进行维护时，均可以直接将其拔出，也即通过简单的操作即可将目标电路部分整体切除，便于进行针对性检修。

参照图3a-3c，工频隔离单元和电力电子变换单元上均安装有把手，用于将工频隔离单元和/或电力电子变换单元从壳体内取出；在其他实施例中，也可以仅在其中一个单元上安装把手。由图3c所示，本实施例中，壳体分为两层，由于工频隔离单元通常较重，考虑到逆变模块的安全性，电力电子变换单元位于上层，工频隔离单元位于下层；在其他实施例中，也可以更换二者的位置，同时需要更改快拆转接单元上的热插拔端口位置，使其与电力电子变换单元和工频隔离单元的位置相对应。

本实施例中，如图3b所示，快拆转接单元固定在壳体外侧，通过热插拔端子穿过壳体与电力电子变换单元和工频隔离单元连接，壳体上相应设有通孔以供热插拔端子通过；在其他实施例中，也可以在壳体内侧设置凹槽，将快拆转接单元固定在该凹槽内，这样的设置可以无需通过热插拔端子穿过壳体，直接通过热插拔端子连接电力电子变换单元和工频隔离单元，但壳体上同样需要设有通孔，用于使电力电子变换单元和工频隔离单元与不间断电源中的电能输入端或其他需要与电力电子变换单元和工频隔离单元连接的线路相连接。

本实施例中，为了便于采用快拆转接单元与电力电子变换单元、工频隔离单元之间的插拔，快拆转接单元安装于壳体后部，即壳体后侧面处(位于壳体内外均可)，快拆转接单元设置在该位置能够使得在进行抽拉和推入时热插拔端子处不受其他方向的分力，使得抽出/推入电力电子变换单元和工频隔离单元时，快拆转接单元和电力电子变换单元、工频隔离单元之间的松脱/连接的更顺利；在其他实施例中，也可以将快拆转接单元安装于壳体其他位置，只要能够实现电力电子变换单元和工频隔离单元的抽出/推入能够匹配二者与快拆转接单元的断开/接通之间的对应关系即可。

本实施例中，快拆转接单元内部电路连线为印制板连线，代替原系统中电力电子变换电路与工频隔离电路之间的导线，固定两单元之间的连线方式，配合通过工频隔离单元和电力电子变换单元之间较短的距离来缩短的连线长度，能够有效降低连接线及杂散参数对逆变模块整体的影响；并且快拆转接单元作为工频隔离单元与快拆转接单元的中转连接部分，其与各单元间的连接端子均使用热插拔端子以替代传统系统中的压线端子，因此快拆转接单元本身仅由连接使用的印制板及端子组成，日常几乎不需要维护。

本发明逆变模块实施例中逆变模块内部功能单元划分方式以及各单元之间的连接关系具体如下：电力电子变换单元包括整流部分、逆变部分、整流输入端子和逆变输出端子；工频隔离单元包括交流输入变压器和逆变输出变压器；电力电子变换单元的整流部分的交流侧连接至工频隔离单元的交流输入隔离变压器的副边；交流输入变压器的原边用于连接至不间断电源的交流输入，副边连接至电力电子变换单元的整流输入端子；工频隔离单元的逆变输出变压器的原边连接至电力电子变换单元的逆变部分的交流侧，副边接至电力电子变换单元的逆变输出端子。在本实施例中，如图2所示，由于不间断电源的电能输入包括直流输入、交流输入和旁路输入，则电力电子变换单元包括了整流器(对应整流部分)、防反二极管(用于实现直流输入防反灌)、逆变器(对应逆变部分)及输出切换电路等功能部分，整流器的交流输入端即对应整流输入端子，逆变器的交流输出端即对应逆变输出端子；工频隔离单元则包括位于两个交流侧的输入隔离变压器和输出隔离变压器，分别对应交流输入变压器和逆变输出变压器。

不间断电源实施例：

本实施例提供了一种不间断电源的技术方案，该不间断电源如图4所示，包括柜体和逆变模块，本实施例中，逆变模块在不间断电源正常工作的情况下，内嵌于柜体内；逆变模块与柜体连接的电路原理图参照图5，图5中虚线框内为逆变模块内部电路，可以看出，逆变模块外接了不间断电源柜体中的逆变交流电源、旁路交流电源以及直流电源，并输出经过逆变模块处理后的交流电能。

该逆变模块包括壳体、电力电子变换单元、工频隔离单元和快拆转接单元；由于该逆变模块具体的结构以及内部接线已经在上述不间断电源的逆变模块实施例中进行了详细的说明，此处不再赘述。

本发明的特点在于：将电力电子变换相关的电路及元件与工频隔离相关的电路及元件分别集成为模块化单元，并将两个模块化单元放置于抽屉式的壳体内，通过快拆转接单元相互连接，达到可以通过抽出模块化单元即可断开与相应单元连接的全部线路，将模块化单元从整个不间断电源中完整取出的效果，便于进行针对性检修维护，并且有效缩短了连接线长度；且以快拆转接单元中的印制板连线代替原系统中电力电子变换电路与工频隔离电路之间的导线，固定两单元之间的连线方式，结合缩短的连线长度，能够有效降低连接线及杂散参数对逆变模块整体的影响。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种不间断电源的逆变模块，其特征在于，包括壳体、电力电子变换单元、工频隔离单元和快拆转接单元；

所述电力电子变换单元、工频隔离单元在壳体内抽拉式设置，当电力电子变换单元、工频隔离单元插入壳体后通过所述快拆转接单元电性连接；

所述快拆转接单元还用于工频隔离单元、电力电子变换单元分别与不间断电源的电能输入的中转连接；快拆转接单元与工频隔离单元、电力电子变换单元之间的连接端子均为热插拔端子，用于在电力电子变换单元和/或工频隔离单元位于壳体内时，将快拆转接单元与工频隔离单元和/或电力电子变换单元连接，在电力电子变换单元和/或工频隔离单元从壳体内取出时，断开快拆转接单元与工频隔离单元和/或电力电子变换单元的连接。

2.根据权利要求1所述的不间断电源的逆变模块，其特征在于，快拆转接单元内部电路连线为印制板连线。

3.根据权利要求2所述的不间断电源的逆变模块，其特征在于，所述工频隔离单元和/或电力电子变换单元上安装有把手，用于将工频隔离单元和/或电力电子变换单元从壳体内取出。

4.根据权利要求1-3任一项所述的不间断电源的逆变模块，其特征在于，所述快拆转接单元固定在壳体后侧面外侧，通过热插拔端子穿过壳体与电力电子变换单元和/或工频隔离单元连接。

5.根据权利要求1-3任一项所述的不间断电源的逆变模块，其特征在于，所述电力电子变换单元包括整流部分、逆变部分、整流输入端子和逆变输出端子；所述工频隔离单元包括交流输入变压器和逆变输出变压器；

电力电子变换单元的整流部分的交流侧连接至工频隔离单元的交流输入隔离变压器的副边；交流输入变压器的原边用于连接至不间断电源的交流输入，副边连接至电力电子变换单元的整流输入端子；工频隔离单元的逆变输出变压器的原边连接至电力电子变换单元的逆变部分的交流侧，副边接至电力电子变换单元的逆变输出端子。

6.一种不间断电源，包括柜体和逆变模块，其特征在于，所示逆变模块包括壳体、电力电子变换单元、工频隔离单元和快拆转接单元；

所述电力电子变换单元、工频隔离单元在壳体内抽拉式设置，当电力电子变换单元、工频隔离单元插入壳体后通过所述快拆转接单元电性连接；

所述快拆转接单元还用于工频隔离单元、电力电子变换单元分别与不间断电源的电能输入的中转连接；快拆转接单元与工频隔离单元、电力电子变换单元之间的连接端子均为热插拔端子，用于在电力电子变换单元和/或工频隔离单元位于壳体内时，将快拆转接单元与工频隔离单元和/或电力电子变换单元连接，在电力电子变换单元和/或工频隔离单元从壳体内取出时，断开快拆转接单元与工频隔离单元和/或电力电子变换单元的连接。

7.根据权利要求6所述的不间断电源，其特征在于，快拆转接单元内部电路连线为印制板连线。

8.根据权利要求6所述的不间断电源，其特征在于，所述工频隔离单元和/或电力电子变换单元上还安装有把手，用于将工频隔离单元和/或电力电子变换单元从壳体内取出。

9.根据权利要求6-8任一项所述的不间断电源，其特征在于，所述快拆转接单元固定在壳体后侧面外侧，通过热插拔端子穿过壳体与电力电子变换单元和/或工频隔离单元连接。

10.根据权利要求6-8任一项所述的不间断电源，其特征在于，所述电力电子变换单元包括整流部分、逆变部分、整流输入端子和逆变输出端子；所述工频隔离单元包括交流输入变压器和逆变输出变压器；

电力电子变换单元的整流部分的交流侧连接至工频隔离单元的交流输入隔离变压器的副边；交流输入变压器的原边连接至不间断电源的交流输入，副边连接至电力电子变换单元的整流输入端子；工频隔离单元的逆变输出变压器的原边连接至电力电子变换单元的逆变部分的交流侧，副边接至电力电子变换单元的逆变输出端子。

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