CN116207837A - 用于控制机柜的冗余供电装置 - Google Patents

用于控制机柜的冗余供电装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于控制机柜的冗余供电装置，该冗余供电装置包括背板、功率模块和输出端子板，背板上设有直流母线和至少两路交流母线：功率模块分别与交流母线和直流母线电连接，输出端子板分别与直流母线和负载设备电连接，每路交流母线用于分别接入交流电源；功率模块用于交直流转换；输出端子板用于直流输出。本发明通过功率模块、输出端子板以及设置了交流母线和直流母线的背板组成一个集成式的冗余供电装置，功率模块和输出端子板可以直接以插接的形式安装在背板上，从而避免了大量的配电接线工作。

Description

用于控制机柜的冗余供电装置
技术领域
本发明涉及供电技术领域，特别涉及一种用于控制机柜的冗余供电装置。
背景技术
在一些对可靠性要求高的产品中，如发电站使用的DCS(分布式控制系统)控制机柜内，一般都要求冗余供电。现有的做法通常是提供至少两路独立的电源线供电，分别将开关电源、电源防雷器、二极管、电源输出端子等元器件安装在机柜中的导轨上，然后全部用电线将各种元器件连接起来。
这种供电方式的接线数量比较多，仅配电区域的电线数量要达到100多根，不仅机柜内部布线美观度差，且施工难度大，非常的耗费接线人工。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中控制机柜内的供电装置的接线工作量大的缺陷，提供一种用于控制机柜的冗余供电装置。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种用于控制机柜的冗余供电装置，所述冗余供电装置包括背板、至少两个功率模块和至少一个输出端子板，所述背板上设有直流母线和至少两路交流母线：
所述功率模块的一端与任一路所述交流母线电连接，所述功率模块的另一端与所述直流母线电连接；所述输出端子板的一端与所述直流母线电连接，所述输出端子板的另一端与负载设备电连接；
每路所述交流母线用于分别接入交流电源；
所述功率模块用于将交流电压转换成直流电压和/或将交流电流转换成直流电流；
所述输出端子板用于输出所述直流电压和/或所述直流电流。
优选地，所述功率模块还用于根据所述负载设备的需求功率和启动的功率模块的数量配置自身的输出功率。
优选地，所述功率模块的输出功率大于等于0W且小于等于300W。
优选地，所述功率模块的输入电压大于等于85V且小于等于260V。
优选地，所述功率模块的输出电压大于等于10V且小于等于50V。
优选地，所述输出端子板包括接线端子和保险丝，
所述接线端子与所述保险丝电连接。
优选地，所述冗余供电装置还包括至少两个与所述交流母线一一对应的交流进线盒；
所述进线盒的一端与所述交流母线电连接，所述进线盒的另一端与所述交流电源电连接。
优选地，所述冗余供电装置还包括至少两个与所述进线盒一一对应的断路器；
所述断路器与所述进线盒电连接；
所述断路器用于接收所述进线盒传输的交流电压和/或交流电流。
优选地，所述冗余供电装置还包括机箱，所述机箱包括机箱前部、机箱中部和机箱后部，
所述背板设置在所述机箱中部，所述功率模块设置在所述机箱前部，所述输出端子板设置在所述机箱后部。
优选地，所述机箱的高度大于等于3U且小于等于5U。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
通过功率模块、输出端子板以及设置了交流母线和直流母线的背板组成一个集成式的冗余供电装置，功率模块和输出端子板可以直接以插接的形式安装在背板上，从而避免了大量的配电接线工作，并且冗余供电装置的体积小巧，节约了控制机柜的柜内空间。另外，功率模块可以根据模块数量和需求功率来智能配置自身的输出功率，保障了输出功率的稳定。
附图说明
图1为本发明实施例1的用于控制机柜的冗余供电装置的连接示意图。
图2为本发明实施例1的用于控制机柜的冗余供电装置的前视图。
图3为本发明实施例1的用于控制机柜的冗余供电装置的后视图。
图4为本发明实施例1的用于控制机柜的冗余供电装置的爆炸示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本实施例提供一种用于控制机柜的冗余供电装置，参见图1，该冗余供电装置包括背板1、至少两个功率模块2和至少一个输出端子板3，背板1上设有直流母线和至少两路交流母线。
在本实施例中，所有的功率模块2和直流端子板3都安装在背板1上，功率模块2的一端与任一路交流母线电连接，功率模块2的另一端与直流母线电连接。输出端子板3的一端与直流母线电连接，输出端子板3的另一端用于接入负载设备电连接，每路交流母线用于分别接入交流电源。
作为可选的一种实施方式，背板1上设置有栅格，可用于将交流母线和直流母线隐藏于背板1内，防止母线暴露引起安全隐患。
如图1所示，交流母线包括三根线，其中，N线代表中性线，单相来说，就是零线；L线代表相线，单相来说，就是火线；而PE线则代表接地线。直流母线包括两根线，分别是+线和-线。
在本实施例中，功率模块2具备交直流转换的功能，也即将交流电压转换成直流电压以及将交流电流转换成直流电流。具体地，功率模块2从交流母线上取电后，将交流电源输入的交流电压和交流电流转换为直流电压和直流电流，并将转换后的直流电压和直流电流送入直流母线。负载设备用于表征控制机柜内的设备和仪表等，由于控制机柜内的设备和仪表等一般都是需要直流供电，输出端子板3在连接负载设备时，从直流母线上取电，并输出直流电压和直流电流至负载设备，从而实现对负载设备的供电。
如图1所示，不同路的交流电源互为冗余备用，不同路的交流电源可以独立工作，也可以同时工作，功率模块内置有智能芯片，可根据接入的交流电源进行自身的启动和关闭。比如两路交流电源，每路交流母线上分别连接两个功率模块，一共四个功率模块，当两路交流电源同时工作时，则四个功率模块全部启动，当只有其中一路交流电源工作时，则只有对应的两个功率模块启动，其余两个功率模块关闭。
在本实施例中，功率模块2还具备自动均流的功能，即根据负载设备的需求功率和启动的功率模块2的数量配置自身的输出功率，从而实现自动平均分担功率，平均分配负载。具体地，比如两路交流电源，每路交流母线上分别连接两个功率模块，一共四个功率模块，假设两路交流电源同时工作，负载设备的需求功率为400W，则每个功率模块的输出功率为100W；假设两路交流电源同时工作，负载设备的需求功率变为600W，则每个功率模块的输出功率为150W；假设变为一路交流电源独立工作，负载设备的需求功率仍然为400W，则每个功率模块的输出功率为200W。
作为可选的一种实施方式，功率模块2为插拔式设计，比如功率模块2可以包括底座和功率模块本体，其中，底座固定在底板1上，功率模块本体可插拔地安装于对应的底座上。在本实施例中，如图2所示，底板1上一个设置了六个功率模块2的安装位置，则可以最多安装六个功率模块2。当然，本实施例并不限于上述的功率模块2的数量，可根据实际的负载设备的需求功率调整功率模块2的数量。
作为可选的一种实施方式，功率模块2一般为对称安装，即每路交流母线所连接的功率模块2的数量相同且每个功率模块2可分担的最大输出功率相同，从而实现在其他功率模块2出现故障的时候，功率模块2能够实现无缝切换，保障输出功率的稳定。
在本实施例中，每路交流母线所连接的功率模块2的输出功率可以满足任一路交流电源都能独立稳定工作。比如安装六个功率模块，每个功率模块的最大输出功率为300W，则一共可以提供1800W的供电容量，每路交流母线可提供900W的供电电量，而控制机柜内设备的用电量一般在400W左右，因此本实施例的功率模块能够完全满足绝大多数控制机柜所需的用电需求。当然，本实施例并不限于上述的模块数量和输出功率，功率模块数量以及每个功率模块的最大输出功率可以根据实际用电需求进行调整。
作为可选的一种实施方式，功率模块2的最大输出功率为300W，则功率模块的输出功率大于等于0W且小于等于300W。当然功率模块的输出功率可以根据实际应用场景调整，比如单个功率模块的最大输出功率可以是120W或240W等其他型号，此时功率模块的输出功率大于等于0W且小于等于120W，或者大于等于0W且小于等于240W。
在本实施例中，功率模块2可以兼容各种类型的输入电压和输出电压。作为可选的一种实施方式，功率模块的输入电压大于等于85V且小于等于260V，功率模块的输出电压大于等于10V且小于等于50V。具体地，正常情况下，功率模块2的输入电压通常包括220V和110V，并且功率模块2也可以兼容220V电压和110V电压的电压波动，其中，电压波动范围一般不超过标准电压的10％。同样，正常情况下，功率模块2的输出电压通常包括12V、24V和48V，并且功率模块2可以适当调整输出电压，比如12V的标准电压可以兼容10V到14V；24V的标准电压可以兼容22V到26V；48V的标准电压可以兼容46V到50V。
作为可选的一种实施方式，输出端子板3也为插拔式设计。在本实施例中，如图3所示，底板1上一共设置了九个输出端子板3的安装位置，可以最多安装九个输出端子板。当然，本实施例并不限于上述的输出端子板的数量，可根据实际的负载设备的数量调整输出端子板的数量。
参见图3，每个输出端子板3均配置了接线端子31和保险丝32，接线端子31与保险丝32电连接。作为可选的一种实施方式，保险丝32为可插拔式设计，方便检查和更换。
在本实施例中，如图3所示，冗余供电装置还包括至少两个与交流母线一一对应的进线盒4。其中，进线盒4的一端与交流母线电连接，进线盒4的另一端与交流电源电连接，进线盒4用于传输交流电压和交流电流。作为可选的一种实施方式，进线盒4头部设有密封格兰头，可以起到密封和固定的作用。
在本实施例中，如图2所示，冗余供电装置还包括至少两个与进线盒4一一对应的断路器5。断路器5与进线盒4电连接，断路器5用于接收进线盒4传输的交流电压和交流电流。作为可选的一种实施方式，断路器5可以直观的操作交流电源的通断以及查看交流电源的状态。
在本实施例中，如图4所示，冗余供电装置还包括机箱6，机箱6包括机箱前部、机箱中部和机箱后部，需要说明的是，本实施例的“前”是指控制机柜的柜门朝向人的一侧，对应背离人的一侧为本实施例的“后”。其中，背板1设置在机箱中部，功率模块2设置在机箱前部，输出端子板3设置在机箱后部。
作为可选的一种实施方式，机箱6采用标准19英寸VPX(计算机总线标准)机箱，机箱的高度为3U，可以兼容绝大多数的控制机柜。当然本实施例并不限于上述机箱，也可以采用高度为4U或5U的机箱，但为了同时满足容纳冗余供电装置的所有元器件以及节约控制机柜的柜内空间的需求，机箱6的高度通常大于等于3U且小于等于5U。
作为可选的一种实施方式，如图4所示，进线盒4设置在机箱后部，断路器5设置在机箱前部。
本实施例通过功率模块、输出端子板以及设置了交流母线和直流母线的背板组成一个集成式的冗余供电装置，功率模块和输出端子板可以直接以插接的形式安装在背板上，从而避免了大量的配电接线工作，并且冗余供电装置的体积小巧，节约了控制机柜的柜内空间。另外，功率模块可以根据模块数量和需求功率来智能配置自身的输出功率，保障了输出功率的稳定。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于控制机柜的冗余供电装置，其特征在于，所述冗余供电装置包括背板、至少两个功率模块和至少一个输出端子板，所述背板上设有直流母线和至少两路交流母线：
所述功率模块的一端与任一路所述交流母线电连接，所述功率模块的另一端与所述直流母线电连接；所述输出端子板的一端与所述直流母线电连接，所述输出端子板的另一端用于接入负载设备电连接；
每路所述交流母线用于分别接入交流电源；
所述功率模块用于将交流电压转换成直流电压和/或将交流电流转换成直流电流；
所述输出端子板用于输出所述直流电压和/或所述直流电流。
2.根据权利要求1所述的用于控制机柜的冗余供电装置，其特征在于，所述功率模块还用于根据所述负载设备的需求功率和启动的功率模块的数量配置自身的输出功率。
3.根据权利要求1所述的用于控制机柜的冗余供电装置，其特征在于，所述功率模块的输出功率大于等于0W且小于等于300W。
4.根据权利要求1所述的用于控制机柜的冗余供电装置，其特征在于，所述功率模块的输入电压大于等于85V且小于等于260V。
5.根据权利要求1所述的用于控制机柜的冗余供电装置，其特征在于，所述功率模块的输出电压大于等于10V且小于等于50V。
6.根据权利要求1所述的用于控制机柜的冗余供电装置，其特征在于，所述输出端子板包括接线端子和保险丝，
所述接线端子与所述保险丝电连接。
7.根据权利要求1所述的用于控制机柜的冗余供电装置，其特征在于，所述冗余供电装置还包括至少两个与所述交流母线一一对应的交流进线盒；
所述进线盒的一端与所述交流母线电连接，所述进线盒的另一端与所述交流电源电连接。
8.根据权利要求7所述的用于控制机柜的冗余供电装置，其特征在于，所述冗余供电装置还包括至少两个与所述进线盒一一对应的断路器；
所述断路器与所述进线盒电连接；
所述断路器用于接收所述进线盒传输的交流电压和/或交流电流。
9.根据权利要求1所述的用于控制机柜的冗余供电装置，其特征在于，所述冗余供电装置还包括机箱，所述机箱包括机箱前部、机箱中部和机箱后部，
所述背板设置在所述机箱中部，所述功率模块设置在所述机箱前部，所述输出端子板设置在所述机箱后部。
10.根据权利要求9所述的用于控制机柜的冗余供电装置，其特征在于，所述机箱的高度大于等于3U且小于等于5U。
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