CN203180619U

CN203180619U - 交流动力电源与多组蓄电池持续性供电转换装置

Info

Publication number: CN203180619U
Application number: CN 201220635906
Authority: CN
Inventors: 马丽娟
Original assignee: FUSHUN CHINACOAL KEGONG SAFETY INSTRUMENT Co Ltd; SHENYANG INSTITUTE OF CHINA COAL RESEARCH INSTITUTE
Current assignee: FUSHUN CHINACOAL KEGONG SAFETY INSTRUMENT Co Ltd; SHENYANG INSTITUTE OF CHINA COAL RESEARCH INSTITUTE
Priority date: 2012-11-27
Filing date: 2012-11-27
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2022-11-27

Abstract

本实用新型涉及一种交流动力电源与多组蓄电池持续性供电转换装置，由隔爆外壳内的交流输入端一、变压器、多组电池充放电控制装置、本安电源转换模块构成，其特点在于每组电池充放电控制装置包括充电电路电连接电池过放电保护电路后电连接电池输出控制电路，变压器输出端一路电连接本安电源转换模块，另一路电连接多组充电电路至连有控制线的电池过放电保护电路后电连接电池输出控制电路至本安电源转换模块。本实用新型保证交流动力电源与多组蓄电池不间断转换，实现持续性供电，同时保证每组蓄电池供电或交流供电时不向其他电路产生灌流，避免了电池容量的损耗。

Description

交流动力电源与多组蓄电池持续性供电转换装置

技术领域：

本实用新型涉及一种交流动力电源与电池供电UPS不间断转换技术，特别涉及一种适合煤矿井下的交流动力电源与多组蓄电池的不间断转换装置。

背景技术：

所有煤矿井下用电气产品，都不同于地面上使用的产品，有其特殊的行业标准要求。随着国家对安全生产的日益重视，新的有关井下防爆电气产品的国家安全标准中，不但对矿用蓄电池电源的防爆型式及电池种类提出要求，而且对其单体电池的容量有所限制。

然而，在很多特殊的环境条件下，如避难硐室、救生舱等，在灾害事故发生的情况下，对于逃到其中等待施救的人们，其生存条件的维持，往往需要动力电源来作为保障和支撑。而在事故状态下，往往交流电是被切断的，电力供应则需依赖后备电源。在避难所内等待施救的100小时内，往往需要更多的电池容量，单单一组中小容量的备用蓄电池是不能解决所有用电设备的长时间供电需求的。

在有备用电池的电源转换电路中，对电源转换电路的性能要求相对较高。通常这个切换过程应该尽量避免用户干预，保证能量损失最少，动作及时可靠。交流电源或备用电池供电时，还要防止向另一电源电路的反向充电。

实用新型内容：

为了实现煤矿井下救生舱及避难硐室在灾变情况下，交流动力电源电力不中断时使用该电源供电，并为多组蓄电池实现智能化长时间浮充电，在交流动力电源电力中断后，确保多组蓄电池不间断持续性为煤矿井下救生舱或避难硐室系统所需用电设备提供电源。

本实用新型所要解决技术问题的技术方案是：提供一种交流动力电源与多组蓄电池持续性供电转换装置，由隔爆外壳内的交流输入端一、变压器、多组电池充放电控制装置、本安电源转换模块构成，其特点在于每组电池充放电控制装置包括：充电电路电连接电池过放电保护电路后电连接电池输出控制电路，变压器输出端一路电连接本安电源转换模块，另一路电连接多组充电电路至连有控制线的电池过放电保护电路后电连接电池输出控制电路至本安电源转换模块。

其中：电池充放电控制装置包括输入端二21即变压器2的输出端进整流桥22，整流桥22输出的正端，一路电连接充电电路一11，即经二极管23D1顺序电连接恒压恒流电路33、过压保护电路34，恒压恒流电路33输出连交流指示电路35，同时其输出经过二极管25D3分别与电池指示电路36、电子开关电路28、蓄电池组30正极、电池过放电保护电路一12相连，蓄电池组30负极与电池过放电保护电路一12相连，电池过放电保护电路一12输出一对控制次级信号端子31，电池充放电控制装置四除外，控制次级电池充放电控制装置的电池输出控制电路的电子开关电路状态，整流桥22输出负端分别连接过压保护电路34、交流指示电路35、电池指示电路36、电池过放电保护电路一12，整流桥22输出正端的另一路连电池输出控制电路一13，即经二极管24D2与掉电取样电路27相连，掉电取样电路27的输出接电子开关电路28，同时除第一级电池充放电控制装置一4外，其它电池充放电控制装置的电子开关电路28还接上一级电池充放电控制装置的电池过放电保护电路引过来的一组控制次级信号端子，在本级称为前级控制信号端子，即电池充放电控制装置一4的电池过放电保护电路一12输出的控制次级信号端子31，作为电池充放电控制装置二的前级控制信号端子29，连接到电池充放电控制装置二5的电子开关电路28，电池充放电控制装置二5的电池过放电保护电路二15输出的控制次级信号端子31，作为电池充放电控制装置三的前级控制信号端子29，连接到电池充放电控制装置三6的电子开关电路28，电池充放电控制装置三6的电池过放电保护电路三输出的控制次级信号端子31，作为电池充放电控制装置四7的前级控制信号端子29，连接到电池充放电控制装置四7的电子开关电路28，电子开关电路28的输出经二极管26D4后连接输出端37。

其中：电池过放电保护电路包括场效应管280T3的源极分别与电池组30BATTERY的正极、稳压管DZ1的负极、二极管D5的负极、双刀双掷继电器J1线圈的一端相连，稳压管DZ1的正极与电阻R21的一端相连，电阻R21的另一端与电位器W1的一固定端、电容C4的一端、三极管T5的基极相连，电位器W1的动触点与另一固定端相连并连到地GND，电容C4的另一端与地GND相连，二极管D5的正极与继电器J1的线圈的另一端相连，并与电阻R22的一端相连，电阻R22的另一端与三极管T5的集电极相连，三极管T5的发射极与地GND相连，电池组BATTERY的负极与继电器J1的一组常开接点的一端相连，这组接点的另一端与地GND相连，继电器J1的另一组常开接点的两端A1、B1为下一级电池充放电控制装置中的电池输出控制电路的电子开关提供一组控制次级信号端子31，电池过放电保护电路四除外，场效应管280T3的栅极通过二极管26D4与输出端37相连。

其中：电池输出控制电路包括经过整流桥22输出的电源正极输入端三38，经二极管24D2与电阻R11的一端相连，电阻R11的另一端与电解电容C5的正极相连，并与电阻R12的一端相连，电解电容C5的负极与地GND相连，光电耦合器IC1的两组输入的正极相连并与电阻R12的另一端相连，光电耦合器IC1的两组输入的负极相连并与地GND相连，光电耦合器IC1的两组输出的集电极相连接，并与电子开关电路28场效应管280T3的源极相连，光电耦合器IC1的两组输出的发射极相连接，并与场效应管280T3的漏极相连，由前一级(第一级除外)的电池充放电控制装置的电池过放电保护电路引过来的一组控制次级信号端子，在本级称为前级控制信号端子29，并联在场效应管280T3的源极和漏极之间，输入端三38另一路通过二极管23D1经充电电路一连二极管25D3后，与电子开关电路28场效应管280T3的源极相连，并与电阻R6的一端相连，R6的另一端与场效应管280T3的漏极相连，并与电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端与地GND相连，场效应管280T3的栅极通过二极管26D4与输出端37相连。

本实用新型的有益效果是：交流动力电源电力不中断使用该电源为煤矿井下避难硐室、救生舱系统所需用电设备提供电源，并为多组蓄电池智能化长时间浮充电，尤其是在交流动力电源切断的情况下，保证交流动力电源与多组蓄电池不间断转换，实现持续性供电，同时保证每组蓄电池供电或交流供电时不向其他电路产生灌流，避免了电池容量的损耗。确保灾变情况下，多组蓄电池100小时以上的为煤矿井下避难硐室、救生舱系统所需用电设备提供电源。

附图说明

图1.本实用新型实施例原理图；

图2.本实用新型实施例电池充放电控制装置一原理图；

图3.本实用新型实施例电池充放电控制装置二原理图；

图4.本实用新型实施例电池充放电控制装置四原理图；

图5.本实用新型实施例电池过放电保护电路一原理图；

图6.本实用新型实施例电池过放电保护电路四原理图；

图7.本实用新型实施例电池输出控制电路一原理图。

图8.本实用新型实施例电池输出控制电路二原理图。

具体实施方式

附图编号

图中1.输入端一，2.变压器，3.本安电源转换模块，4.电池充放电控制装置一，5.电池充放电控制装置二，6.电池充放电控制装置三，7.电池充放电控制装置四，11.充电电路一，12.电池过放电保护电路一，13.电池输出控制电路一，14.充电电路二，15.电池过放电保护电路二，16.电池输出控制电路二，21.输入端二，22.整流桥，23.二极管D1，24.二极管D2，25.二极管D3，26.二极管D4，27.掉电取样电路，28.电子开关电路，29.前级控制信号端子，30.电池组BATTERY，31.控制次级信号端子，33.恒压恒流电路，34.过压保护电路，35.交流指示电路，36.电池指示电路，37.输出端，38.输入端三，39.充电电路四，40.电池过放电保护电路四，41.电池输出控制电路四，280.场效应管T3。

结合图1，参见图2～图8，一种交流动力电源与多组蓄电池持续性供电转换装置，主要由隔爆外壳内的交流输入端一1、变压器2、四组电池充放电控制装置一～四4～7、本安电源转换模块3构成，其特点在于电池充放电控制装置一4包括：充电电路一11电连接连有控制线一电池过放电保护电路一12后电连接电池输出控制电路一13，电池充放电控制装置二5包括：充电电路二14电连接连有控制线二电池过放电保护电路二15后电连接电池输出控制电路二16，电池充放电控制装置三6包括：充电电路三电连接连有控制线三电池过放电保护电路三后电连接电池输出控制电路三，电池充放电控制装置四7包括：充电电路四39电连接电池过放电保护电路四40后电连接电池输出控制电路四41，变压器2输出端一路电连接本安电源转换模块3，另一路电连接四组充电电路11、14、、39至连有控制线的电池过放电保护电路12、15、、后电连接电池输出控制电路13、16、、41至本安电源转换模块3。

其中：电池充放电控制装置为四组，在实际应用中可根据需要确定组数，可为数组或多组。

结合图2，图3，图4，参见图1、图5～图8，其中：电池充放电控制装置包括：输入端二21即变压器2的输出端进整流桥22，整流桥22输出的正端，一路电连接充电电路一11，即经二极管23D1顺序电连接恒压恒流电路33、过压保护电路34，恒压恒流电路33输出连交流指示电路35，同时其输出经过二极管25D3分别与电池指示电路36、电子开关电路28、蓄电池组30正极、电池过放电保护电路一12相连，蓄电池组30负极与电池过放电保护电路一12相连，电池过放电保护电路一12输出一对控制次级信号端子31，电池充放电控制装置四除外，控制次级电池充放电控制装置的电池输出控制电路的电子开关电路状态，整流桥22输出负端分别连接过压保护电路34、交流指示电路35、电池指示电路36、电池过放电保护电路一12，整流桥22输出正端的另一路连电池输出控制电路一13，即经二极管24D2与掉电取样电路27相连，掉电取样电路27的输出接电子开关电路28，同时除第一级电池充放电控制装置一4外，其它电池充放电控制装置的电子开关电路28还接上一级电池充放电控制装置的电池过放电保护电路引过来的一组控制次级信号端子，在本级称为前级控制信号端子，即电池充放电控制装置一4的电池过放电保护电路一12输出的控制次级信号端子31，作为电池充放电控制装置二的前级控制信号端子29，连接到电池充放电控制装置二5的电子开关电路28，电池充放电控制装置二5的电池过放电保护电路二15输出的控制次级信号端子31，作为电池充放电控制装置三的前级控制信号端子29，连接到电池充放电控制装置三6的电子开关电路28，电池充放电控制装置三6的电池过放电保护电路三输出的控制次级信号端子31，作为电池充放电控制装置四7的前级控制信号端子29，连接到电池充放电控制装置四7的电子开关电路28，电子开关电路28的输出经二极管26D4后连接输出端37。

在本实施例中，可以根据实际情况设置多组电池充放电控制装置，每组电池充放电控制装置，在交流电正常有时，通过充电电路，向电池组BATTERY充电，掉电取样电路采集交流信号控制电子开关截止，此时电池充放电控制装置没有输出。当交流电中断时，电池充放电控制装置的电子开关状态，由掉电取样电路，以及前级电池充放电控制装置的电池过放电保护电路引出的控制信号端决定。

当交流电中断时，电池充放电控制装置一的掉电取样电路控制信号控制电子开关导通(电池充放电控制装置一没有前级控制信号的控制)，此时由备用电池一向外输出电源。而当备用电池放电达到一定程度，即电池的放电保护电压时，由放电保护电路控制电池放电回路断开，停止电池的放电，这样可以防止电池的过放电、保护电池、保证电池的使用寿命。

当交流电中断时，电池充放电控制装置二的电子开关，由掉电取样电路控制信号和电池充放电控制装置一的电池过放电保护电路引出的控制信号端决定。当电池充放电控制装置一处于电池放电状态时，电池充放电控制装置二的电子开关截止；当电池充放电控制装置一的电池放电达到保护值时，电池充放电控制装置二的电子开关将立即导通。由电池充放电控制装置二的电池组向本安电源模块提供电力支持。

以此类推，每一级的电池充放电控制装置在交流电停止的时候，其投入状态都是由其前级的控制信号决定的，在前级的电池放电达到放电保护时，其电池输出回路才导通，否则电池不向外输出。这样不仅保持了每个电池组的容量，而且保证了电源使用的连续性，而且可以大大地提高后备电源的使用时间。

结合图5，图6，参见图1～图4，图7、图8，其中：电池过放电保护电路包括：场效应管280T3的源极分别与电池组30BATTERY的正极、稳压管DZ1的负极、二极管D5的负极、双刀双掷继电器J1线圈的一端相连，稳压管DZ1的正极与电阻R21的一端相连，电阻R21的另一端与电位器W1的一固定端、电容C4的一端、三极管T5的基极相连，电位器W1的动触点与另一固定端相连并连到地GND，电容C4的另一端与地GND相连，二极管D5的正极与继电器J1的线圈的另一端相连，并与电阻R22的一端相连，电阻R22的另一端与三极管T5的集电极相连，三极管T5的发射极与地GND相连，电池组BATTERY的负极与继电器J1的一组常开接点的一端相连，这组接点的另一端与地GND相连，继电器J1的另一组常开接点的两端A1、B1为下一级电池充放电控制装置中的电池输出控制电路的电子开关提供一组控制次级信号端子31，电池过放电保护电路四除外，场效应管280T3的栅极通过二极管26D4与输出端37相连。

通过调整电位器，可以设置电池组放电的保护电压。当充电和放电时，三极管导通，继电器带电，两常开接点为闭合状态。当电池的放电电压下降到保护电压时，回路中三极管将截止，引起继电器失电，两组常开接点的状态发生变化。由原来带电时的闭合，转为断开。电池放电回路断开，同时输出一开路信号控制次级电池充放电控制装置的电子开关状态。

结合图7，图8，参见图1～图6，其中：电池输出控制电路包括：经过整流桥22输出的电源正极输入端三38，经二极管24D2与电阻R11的一端相连，电阻R11的另一端与电解电容C5的正极相连，并与电阻R12的一端相连，电解电容C5的负极与地GND相连，光电耦合器IC1的两组输入的正极相连并与电阻R12的另一端相连，光电耦合器IC1的两组输入的负极相连并与地GND相连，光电耦合器IC1的两组输出的集电极相连接，并与电子开关电路28场效应管280T3的源极相连，光电耦合器IC1的两组输出的发射极相连接，并与场效应管280T3的漏极相连，由前一级(第一级除外)的电池充放电控制装置的电池过放电保护电路引过来的一组控制次级信号端子，在本级称为前级控制信号端子29，并联在场效应管280T3的源极和漏极之间，输入端三38另一路通过二极管23D1经充电电路一连二极管25D3后，与电子开关电路28场效应管280T3的源极相连，并与电阻R6的一端相连，R6的另一端与场效应管280T3的漏极相连，并与电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端与地GND相连，场效应管280T3的栅极通过二极管26D4与输出端37相连。

为了便于理解，介绍一下电池输出控制电路工作原理：有交流电时，放电保护电路中的继电器带电，电池负极与地GND相通，电池充电回路导通，且控制次级信号为导通状态。电子开关场效应管T3的导通状态决定于其源极和漏极之间的电压差，当其压差大于导通电压时导通，否则处于截止状态。交流输入时，掉电采样电路中的光电耦合器IC1处于导通状态，所有前级控制信号也均处于导通状态，使得场效应管T3的源级、漏极压差几乎为0，电子开关处于截止状态，此时电池充放电控制装置均无输出。

当交流电中断时，掉电采样电路中的光电耦合器IC1截止，由于第一级电池充放电控制装置中的场效应管没有前级放电保护电路来的控制信号，所以当交流电中断时，电池充放电控制装置一4的场效应管立刻导通，此时由其电池组一向外供电。电池充放电控制装置二、三、四中场效应管的源级、栅极之间，虽然光电耦合器截止，但其前一级继电器在带电的情况下，其前级放电保护电路来的控制信号为导通状态，所以场效应管处于截止，此时电池充放电控制装置二、三、四无输出。

当电池充放电控制装置一的电池组一电压释放到其预设的截止电压时，其放电保护电路就会由于继电器失电而断开。此时其输出的次级控制信号截止，则其下级的电池充放电控制装置二中的场效应管会立即导通，电池组二开始放电。以此类推，原则上可以无限增加电池充放电控制装置的数量，来实现增加电源的后备电池容量，延长供电时间。从而，实现在煤矿特殊条件下的长时间电源储备。

Claims

1.一种交流动力电源与多组蓄电池持续性供电转换装置，由隔爆外壳内的交流输入端一、变压器、多组电池充放电控制装置、本安电源转换模块构成，其特征在于：每组电池充放电控制装置包括充电电路电连接电池过放电保护电路后电连接电池输出控制电路，变压器输出端一路电连接本安电源转换模块，另一路电连接多组充电电路至连有控制线的电池过放电保护电路后电连接电池输出控制电路至本安电源转换模块。

2.根据权利要求1所述的一种交流动力电源与多组蓄电池持续性供电转换装置，其特征在于：电池充放电控制装置包括输入端二(21)即变压器(2)的输出端进整流桥(22)，整流桥(22)输出的正端，一路电连接充电电路一(11)，即经二极管(23)D1顺序电连接恒压恒流电路(33)、过压保护电路(34)，恒压恒流电路(33)输出连交流指示电路(35)，同时其输出经过二极管(25)D3分别与电池指示电路(36)、电子开关电路(28)、蓄电池组(30)正极、电池过放电保护电路一(12)相连，蓄电池组(30)负极与电池过放电保护电路一(12)相连，电池过放电保护电路一(12)输出一对控制次级信号端子(31)，电池充放电控制装置四除外，控制次级电池充放电控制装置的电池输出控制电路的电子开关电路状态，整流桥(22)输出负端分别连接过压保护电路(34)、交流指示电路(35)、电池指示电路(36)、电池过放电保护电路一(12)，整流桥(22)输出正端的另一路连电池输出控制电路一(13)，即经二极管(24)D2与掉电取样电路(27)相连，掉电取样电路(27)的输出接电子开关电路(28)，同时除第一级电池充放电控制装置一(4)外，其它电池充放电控制装置的电子开关电路(28)还接上一级电池充放电控制装置的电池过放电保护电路引过来的一组控制次级信号端子，在本级称为前级控制信号端子，即电池充放电控制装置一(4)的电池过放电保护电路一(12)输出的控制次级信号端子(31)，作为电池充放电控制装置二的前级控制信号端子(29)，连接到电池充放电控制装置二(5)的电子开关电路(28)，电池充放电控制装置二(5)的电池过放电保护电路二(15)输出的控制次级信号端子(31)，作为电池充放电控制装置三的前级控制信号端子(29)，连接到电池充放电控制装置三(6)的电子开关电路(28)，电池充放电控制装置三(6)的电池过放电保护电路三输出的控制次级信号端子(31)，作为电池充放电控制装置四(7)的前级控制信号端子(29)，连接到电池充放电控制装置四(7)的电子开关电路(28)，电子开关电路(28)的输出经二极管(26)D4后连接输出端(37)。

3.根据权利要求1所述的一种交流动力电源与多组蓄电池持续性供电转换装置，其特征在于：电池过放电保护电路包括场效应管(280)T3的源极分别与电池组(30)BATTERY的正极、稳压管DZ1的负极、二极管D5的负极、双刀双掷继电器J1线圈的一端相连，稳压管DZ1的正极与电阻R21的一端相连，电阻R21的另一端与电位器W1的一固定端、电容C4的一端、三极管T5的基极相连，电位器W1的动触点与另一固定端相连并连到地GND，电容C4的另一端与地GND相连，二极管D5的正极与继电器J1的线圈的另一端相连，并与电阻R22的一端相连，电阻R22的另一端与三极管T5的集电极相连，三极管T5的发射极与地GND相连，电池组BATTERY的负极与继电器J1的一组常开接点的一端相连，这组接点的另一端与地GND相连，继电器J1的另一组常开接点的两端A1、B1为下一级电池充放电控制装置中的电池输出控制电路的电子开关提供一组控制次级信号端子(31)，电池过放电保护电路四除外，场效应管(280)T3的栅极通过二极管(26)D4与输出端(37)相连。

4.根据权利要求2所述的一种交流动力电源与多组蓄电池持续性供电转换装置，其特征在于：电池过放电保护电路包括场效应管(280)T3的源极分别与电池组(30)BATTERY的正极、稳压管DZ1的负极、二极管D5的负极、双刀双掷继电器J1线圈的一端相连，稳压管DZ1的正极与电阻R21的一端相连，电阻R21的另一端与电位器W1的一固定端、电容C4的一端、三极管T5的基极相连，电位器W1的动触点与另一固定端相连并连到地GND，电容C4的另一端与地GND相连，二极管D5的正极与继电器J1的线圈的另一端相连，并与电阻R22的一端相连，电阻R22的另一端与三极管T5的集电极相连，三极管T5的发射极与地GND相连，电池组BATTERY的负极与继电器J1的一组常开接点的一端相连，这组接点的另一端与地GND相连，继电器J1的另一组常开接点的两端A1、B1为下一级电池充放电控制装置中的电池输出控制电路的电子开关提供一组控制次级信号端子(31)，电池过放电保护电路四除外，场效应管(280)T3的栅极通过二极管(26)D4与输出端(37)相连。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种交流动力电源与多组蓄电池持续性供电转换装置，其特征在于：电池输出控制电路包括经过整流桥(22)输出的电源正极输入端三(38)，经二极管(24)D2与电阻R11的一端相连，电阻R11的另一端与电解电容C5的正极相连，并与电阻R12的一端相连，电解电容C5的负极与地GND相连，光电耦合器IC1的两组输入的正极相连并与电阻R12的另一端相连，光电耦合器IC1的两组输入的负极相连并与地GND相连，光电耦合器IC1的两组输出的集电极相连接，并与电子开关电路(28)场效应管(280)T3的源极相连，光电耦合器IC1的两组输出的发射极相连接，并与场效应管(280)T3的漏极相连，由前一级(第一级除外)的电池充放电控制装置的电池过放电保护电路引过来的一组控制次级信号端子，在本级称为前级控制信号端子(29)，并联在场效应管(280)T3的源极和漏极之间，输入端三(38)另一路通过二极管(23)D1经充电电路一连二极管(25)D3后，与电子开关电路(28)场效应管(280)T3的源极相连，并与电阻R6的一端相连，R6的另一端与场效应管(280)T3的漏极相连，并与电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端与地GND相连，场效应管(280)T3的栅极通过二极管(26)D4与输出端(37)相连。