CN201430541Y - 一种高频智能eps逆变电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高频智能EPS逆变电源，包括机械外壳、人机操作界面，以及设置于机械外壳内的电路。所述电路中的逆变器是基于单级SPWM逆变电路，包含SPWM隔离驱动、DC/AC升压模块、AC/DC整流模块、滤波器、DC/AC逆变模块及旁路静态切换开关。所述人机操作界面设有AC和DC的接线端子、LED指示灯、显示屏、强制启动按钮、干结点接口和通讯接口，可使EPS逆变电源立即进入逆变状态供电。本实用新型解决了特殊紧急情况下电源逆变需求，采用交直流完全隔离的技术方案；还具备电池二级下电保护功能，具有超强的过载能力，使紧急供电环境下的电源质量更高，更加方便。同时，采用高频变换技术，减小了元器件的体积。
Description
技术领域
本实用新型提供一种高频智能EPS逆变电源，涉及电源领域。
背景技术
应急电源(EPS)是当今重要建筑物中为了电力保障和消防安全而采用的一种应急电源。在市电供应正常时，由市电经过输出切换装置直接给负载供电，同时充电器为蓄电池进行充电或浮充；当市电断电后或电压不稳定，超出供电范围，控制器启动逆变器工作，同时输出切换装置将市电供电状态立即切换到逆变器供电，为负载提供应急的交流供电；当市电供应恢复时，应急电源将再次恢复为市电供电。
应急逆变电源现已广泛应用在消防电力、应急照明、事故照明灯场景，因此，对电源的稳定可靠性、隔离抗干扰、还有过载能力要求都比一般场合的电源要高。传统的逆变电源基于工频逆变，所用的隔离变压器等器件体积较大，重量大，占用很大的空间；且原有的应急逆变电源大多功能单一，隔离抗干扰及过载能力差，不具备过压、过载、短路、过温和逆变故障等辅助保护功能。另，如果发生电气事故无法第一时间接通消防联动机制或者逆变电源控制芯片软件故障时，则又无法以人工方式来切换供电模式。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供一种高频智能EPS逆变电源，可用于单相应急照明/消防等特殊紧急情况下提供稳定的电源，交直流完全隔离提高抗干扰能力，且有超强的过载能力。本实用新型采用高频变换技术，大大减小了元器件的体积，设计方便。
本实用新型的技术解决方案是：一种高频智能EPS逆变电源，包括一机械外壳，设置于机械外壳前端面板上的人机操作界面，以及设置于机械外壳内的电路。所述人机操作界面设有交流接线端子、直流输入端子、LED指示灯、显示屏、强制启动按钮和通讯接口，可在紧急情况下如电气的消防事故或者市电故障检修情况使EPS逆变电源立即进入逆变状态供电；所述机械外壳的侧面设置有风扇散热器；所述的电路包括有：切换开关电路、逆变器支路、控制电路、接口电路及滤波电路。其中，
切换开关电路，连接于交流输入支路和逆变器支路，输出端连接至滤波器，并受控于控制电路，用于切换交流市电输入与逆变电源输入；
逆变器支路，连接于直流输入和切换开关电路之间，包含输入滤波器和逆变器，是将直流输入通过滤波器滤波后逆变成AC交流输出至切换开关电路；所述逆变器是基于单级SPWM(正弦波脉宽调制技术)逆变电路，包含SPWM隔离驱动、DC/AC升压模块、AC/DC整流、滤波器、DC/AC逆变模块、回授电路及BUS采样电路，SPWM隔离驱动电性连接于DC/AC升压模块，DC/AC升压模块再顺序串联AC/DC整流模块、滤波器、DC/AC逆变模块，滤波器及DC/AC逆变模块之间的信号被BUS采样电路采样输入至比较回授电路后回授至DC/AC升压模块，DC/AC逆变模块的输出端接入切换开关电路的一路输入端；其逆变过程是将直流输入端经过DC/AC转换及升压后再经过AC/DC桥式整流和LC滤波器滤波后，再经DC/AC逆变作为AC电源输出，回授电路连接于直流输入与DC/AC逆变模块之间，可维持稳定的正弦电压波形，以适应不同负载效应的影响；
控制电路，连接于逆变器支路、切换开关电路及接口电路，用于控制切换开关电路和逆变电路回授关断及DC/AC逆变模块，并与接口电路进行通讯并控制液晶显示、LED灯显示，进行市电侦测，并通过电流互感器CT检测电流大小进行负载侦测，连接到过载保护电路及LED灯显示；
接口电路，连接于控制电路，包含LED灯接口电路、LCD显示接口电路及通讯接口电路；
输出滤波电路，连接于切换开关电路与交流输出端之间。
进一步的，所述的控制电路还包括旁路静态切换开关控制电路，包含消防联动功能模块、逆变回应功能模块以及强制启动功能模块，分别与面板上的干结点接口和强制启动按钮相连。干结点接口包括了逆变响应、消防联动等干结点接口。本实用新型可以在市电故障检修等情况，由现场人工操作强制启动按钮，使本实用新型的电源模块立即切换到逆变工作模式，由蓄电池逆变供电。可在紧急情况下如电气的消防事故，由于本实用新型与消防联动连接，EPS总控制中心发现需要消防联动的时候，将通过总系统的多个EPS电源模块上的消防联动干结点接口传送24V电源信号，全部切换到逆变模式，形成联动。
进一步的，所述的控制电路还包含有电池保护电路，可进行电池电量检测及低电量报警，对其外接直流输入蓄电池设有二级下电低压保护点，可进行二级下电低压保护的管理，可使电池在紧急状况下可深度放电至9.8V/节。
进一步的，所述人机操作界面还包括交流接线端子，供用户接交流输入输出电缆，直流输入端子，供用户接直流输入电缆，所述的LED指示灯连接于所述接口电路的LED灯接口电路，所述的LCD显示连接于所述接口电路的LCD显示接口电路。所述的人机操作界面提供多个所述的LED指示灯，用于多种信号显示，包括：强制启动LED指示灯、消防联动LED指示灯、电池低压LED指示灯、过载LED指示灯、出错LED指示灯、逆变LED指示灯、旁路静态LED指示灯及输出指示灯。上述的干结点接口可以给用户传送逆变工作状态的信号、机器异常状态，并可通过扩展接口远程连接到用户端其他界面，接收外部控制信号等。
本实用新型的高频智能EPS逆变电源解决了应急照明/消防等特殊紧急情况下电源逆变需求，采用交直流完全隔离的技术方案，满足消防电气规范，还具备电池二级下电保护功能，具有超强的过载能力，使紧急供电环境下的电源质量更高，更加方便。同时，采用高频变换技术，大大减小了元器件的体积，减轻重量。本实用新型在紧急情况下使用更加可靠和安全。
附图说明
图1是本实用新型高频智能EPS逆变电源外观示意图；
图2是本实用新型高频智能EPS逆变电源原理结构框图；
图3是本实用新型单级SPWM逆变电源原理图；
图4是本实用新型的逆变电源模块原理图及主要控制电路原理图。
具体实施方式
现结合附图说明和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
如图1所示，本实用新型公开的一种高频智能EPS逆变电源，包括一机械外壳1，设置于机械外壳1前端面板上的人机操作界面3，以及设置于机械外壳1内的电路。所述人机操作界面3设有交流接线端子301、LED指示灯302、强制启动按钮303、LCD显示、通讯接口305、干结点接口306和直流输入端子307，机械外壳1的侧面设置有风扇散热器11。如图2所示，电路包括有：切换开关电路21、逆变器支路22、控制电路23、接口电路24及输出滤波电路25。其中，切换开关电路21，连接于交流输入支路20和逆变器支路22，输出端连接至滤波器25，并受控于控制电路23，用于切换交流市电输入与逆变电源输入；逆变器支路22，连接于直流输入220和切换开关电路21之间，包含输入滤波器221和逆变器222，是将直流输入220通过输入滤波器221滤波后再经逆变器222逆变成AC交流输出至切换开关电路21；所述逆变器222是基于单级SPWM(正弦波脉宽调制技术)逆变电路，如图3所示，包含SPWM隔离驱动401、DC/AC升压模块402、AC/DC整流403、滤波器404、DC/AC逆变模块405、回授电路406及BUS采样电路407，SPWM隔离驱动401电性连接于DC/AC升压模块402，DC/AC升压模块402顺序串联AC/DC整流模块403、滤波器404、DC/AC逆变模块405，滤波器404及DC/AC逆变模块405之间的信号被BUS采样电路407采样输入至回授电路406后比较回授至DC/AC升压模块402，DC/AC逆变模块405的输出端接入切换开关电路21的一路输入端；其逆变过程是将直流输入端经过DC/AC升压模块402转换及升压后再经过AC/DC整流403进行桥式整流和滤波器404滤波后，再经DC/AC逆变模块405逆变作为AC电源输出，回授电路406连接于直流输入端与DC/AC逆变模块405之间，可维持稳定的正弦电压波形，以适应不同负载效应的影响；
控制电路23，可选用MCU控制模块或者DSP控制模块，连接于逆变器支路22、切换开关电路21及接口电路24，用于控制切换开关电路21和逆变电路22回授关断及DC/AC逆变模块405，并通过接口电路24的通讯接口电路243与外围设备进行通讯并控制LCD显示接口电路242和LED灯接口电路241的显示，进行市电侦测，并通过电流互感器CT检测电流大小进行负载侦测，连接到过载保护电路及LED灯显示；
接口电路24，连接于控制电路23，包含LED灯接口电路241、LCD显示接口电路242及通讯接口电路243；
输出滤波电路25，连接于切换开关电路21与交流输出端250之间。
进一步的，所述的控制电路23还包括旁路静态切换开关控制电路，如图4所示，包含消防联动功能模块501、逆变回应功能模块502以及强制启动功能模块503，分别与人机操作界面3的干结点接口306和强制启动按钮303相连。干结点接口306包括了逆变响应、消防联动等干结点接口。所述的通讯接口305是RS232通讯串口，用于连接到后台电脑进行通信。如遇到需要紧急启动的场合，可按动强制启动按钮303，干结点306的端口CON9的5、6脚短接，强制启动功能模块503的SW1开关闭合，通过光耦合触发控制信号DRY3至控制电路23，再由控制电路23发生控制信号来控制切换开关电路21，可使EPS逆变电源立即进入逆变状态供电。这样，在紧急情况下使用更加可靠和安全。消防联动情况下，控制中心通过系统多个EPS电源模块的干结点306的的端口CON9的1、2脚提供一个24V电源信号，通过消防联动模块501的继电器RY1辅助线圈使之吸合，从而触发光耦导通，触发控制信号DRY1至控制电路23，再由控制电路23发生控制信号来控制切换开关电路21，切换到逆变状态供电，并由控制器控制电池二次下电保护。
进一步的，所述的控制电路23还包含有电池保护电路，可进行电池电量检测及低电量报警，对其外接直流输入蓄电池设有二级下电低压保护点，可进行二级下电低压保护的管理，使电池在紧急状况下可深度放电至9.8V/节。消防联动情况下，此时设置电池二次下点低压到9.8V深度放电，可尽可能长时间地供电后保护电池；而强制启动状态下，不设置电池低压保护点，蓄电池可以最长时间地放电，满足现场紧急供电的需求。
进一步的，所述人机操作界面3还包括交流接线端子301，供用户接交流输入输出电缆，直流输入端子，供用户接直流输入电缆，所述的LED指示灯302连接于所述接口电路24的LED灯接口电路241，所述的LCD显示连接于所述接口电路24的LCD显示接口电路242。所述的LED指示灯302包含有强制启动LED指示灯、消防联动LED指示灯、电池低压LED指示灯、过载LED指示灯、出错LED指示灯、逆变LED指示灯、旁路静态LED指示灯及输出指示灯，可清晰指示EPS逆变电源的工作状态。
本实用新型可以在市电故障检修等情况，由现场人工操作强制启动按钮，使本实用新型的电源模块立即切换到逆变工作模式，由蓄电池逆变供电。可在紧急情况下如电气的消防事故，由于本实用新型与消防联动连接，EPS总控制中心发现需要消防联动的时候，将通过总系统的多个EPS电源模块上的消防联动干结点接口传送24V电源信号，全部切换到逆变模式，形成联动。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。
Claims (5)
1.一种高频智能EPS逆变电源，包括一机械外壳(1)，设置于机械外壳(1)前端面板上的人机操作界面(3)，以及设置于机械外壳(1)内的电路，所述电路包括切换开关电路(21)、逆变器支路(22)、控制电路(23)、接口电路(24)及滤波电路(25)，其中，
切换开关电路(21)，连接于交流输入支路(20)和逆变器支路(22)，输出端接至滤波器(25)，并受控于控制电路(23)；
逆变器支路(22)，包括输入滤波器(221)和逆变器(222)，连接于直流输入(220)和切换开关电路(21)之间；
控制电路(23)，连接于逆变器支路(22)、切换开关电路(21)及接口电路(24)；
接口电路(24)，连接于控制电路(23)；
输出滤波电路(25)，连接于切换开关电路(21)与交流输出端(250)之间；
其特征在于，
所述逆变器(222)是基于单级SPWM逆变电路，包含SPWM隔离驱动(401)，电性连接于DC/AC升压模块(402)，DC/AC升压模块(402)顺序串联AC/DC整流模块(403)、滤波器(404)、DC/AC逆变模块(405)，滤波器(404)及DC/AC逆变模块(405)之间的信号被BUS采样电路(407)采样输入至回授电路(406)后比较回授至DC/AC升压模块(402)，DC/AC逆变模块(405)的输出端接入切换开关电路(21)的一路输入端；
所述控制电路(23)还包含旁路静态切换开关控制电路，其包括消防联动功能模块(501)、逆变回应功能模块(502)以及强制启动功能模块(503)，分别与人机操作界面(3)的干结点接口(306)和强制启动按钮(303)相连。
2.根据权利要求1所述的高频智能EPS逆变电源，其特征在于，所述的控制电路(23)还包含有电池保护电路，该电池保护电路设置有二级下电保护点。
3.根据权利要求1所述的高频智能EPS逆变电源，其特征在于，所述的接口电路(24)包括LED灯接口电路(241)、LCD显示接口电路(242)和通讯接口电路(243)。
4.根据权利要求1所述的高频智能EPS逆变电源，其特征在于，所述的人机操作界面(3)还包括有交流接线端子(301)、LED指示灯(302)、LCD显示、通讯接口(305)、直流输入端子(307)，所述的交流接线端子(301)供用户接交流输入输出电缆，所述的LED指示灯(302)连接于LED灯接口电路(241)，所述的LCD显示连接于LCD显示接口电路(242)。
5.根据权利要求1所述的高频智能EPS逆变电源，其特征在于，所述的机械外壳(1)的侧面还设置有风扇散热器(11)。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100324 Termination date: 20110609 |