CN203883499U - 一种数字式配网电源 - Google Patents

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陈茂芳
苏锦潮
苏子洪
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XIAMEN GREATER ELECTRIC AUTOMATION Co Ltd
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Abstract

本实用新型公开一种数字式配网电源，其包括蓄电池、蓄电池充电电流采集模块、蓄电池充电电压采集模块、输出负载电流采集模块、输入电压采集模块、A/D转化模块和PWM控制模块，蓄电池充电电流采集模块的输入端和蓄电池充电电压采集模块的输入端接于蓄电池的电源端，蓄电池充电电流采集模块的输出端、蓄电池充电电压采集模块的输出端、输出负载电流采集模块的输出端和输入电压采集模块的输出端接于A/D转化模块的输入端，A/D转化模块的输出端接于PWM控制模块的输入端，PWM控制模块的输出端接于蓄电池充放电管理模块。本实用新型通过上述电路结构，采用独特的反馈电路，并通过PWM控制模块进行控制，从而增强该电源电路的稳定性。

Description

一种数字式配网电源
技术领域
本实用新型涉及微机保护装置，具体涉及微机保护装置的数字式配网电源。
背景技术
在电力系统中，由于外力、过电压、绝缘老化、操作失误、设计缺陷等因素，会发生接地、短路、过载等故障，对运行人员的安全和设备造成危害。为了减少或避免由此带来的危害，采用继电保护装置来区别电力的正常、不正常和故障状态，并做出相应的处理，如发信号和跳闸等保护措施。目前，一般是通过微机保护装置对上述需要安全保护的设备进行保护。
现有的微机保护装置广泛应用于发电厂、变电站、配电站、开关站等系统的进线、馈线、厂站使用的变压器、母联、电容器、电动机、备投、PT等一次设备的保护装置，也可用于电压电流的保护及测控。其一般是由中央控制器、电压（或电流）互感器、继电器、开关电源模块等部件组成，中央控制器由电压（或电流）互感器中采样电压（或电流）信号，并对该电压（或电流）进行分析，当判断出现故障时，控制继电器的无源触点闭合，该继电器的无源触点接入需要保护的设备的回路中，控制该回路动作，从而实现对接入的设备的保护。
现有的微机保护装置一般采用外接电源（如UPS，蓄电池，直流屏等）供电，其所配备的外接电源的相关设备较多，成本较高。同时用于微机保护装置供电的辅助电源(如蓄电池)由于其自身的缺陷性，使稳定性和使用周期均得不到保障。
实用新型内容
因此，针对上述的问题，本实用新型提出一种微机保护装置的数字式配网电源，对其电源电路进行改进，降低成本，提高供电稳定性。
为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是，一种数字式配网电源，包括蓄电池、蓄电池充电电流采集模块、蓄电池充电电压采集模块、输出负载电流采集模块、输入电压采集模块、A/D转化模块和PWM控制模块，蓄电池充电电流采集模块的输入端和蓄电池充电电压采集模块的输入端接于蓄电池的电源端，蓄电池充电电流采集模块的输出端、蓄电池充电电压采集模块的输出端、输出负载电流采集模块的输出端和输入电压采集模块的输出端接于A/D转化模块的输入端，A/D转化模块的输出端接于PWM控制模块的输入端，PWM控制模块的输出端接于蓄电池充放电管理模块，蓄电池充放电管理模块对蓄电池进行充放电管理。
其中，通过对各个参数采集，经过A/D转化模块以及PWM控制模块输出控制信号实现对电池充放电管理，从而提高了供电稳定性。
进一步的，所述PWM控制模块采用TI公司的C2000系列的芯片，例如型号为TMS320F28033的控制芯片。
进一步的，所述蓄电池充电电流采集模块包括电容C12、电容C15、电容C18、电阻R29、电阻R31、电阻R37、电阻R38和运算放大器U5A；电阻R29的一端和电阻R37的一端分别连接运算放大器U5A的同相输入端和反相输入端，电阻R29的另一端连接蓄电池，电阻R37的另一端接蓄电池充放电管理模块；运算放大器U5A的正电源端一路接5V电源，另一路串联电容C12后接地；运算放大器U5A的负电源端接地；运算放大器U5A的输出端串联电阻R31后，一路串联电容C15后接地，一路连接至A/D转化模块；运算放大器U5A的反相输入端和输出端之间分别并联电阻R38和电容C18。
进一步的，所述输出负载电流采集模块包括电容C13、电容C16、电容C19、电阻R28、电阻R33、电阻R36、电阻R39和运算放大器U3A；电阻R28的一端和电阻R36的一端分别连接运算放大器U3A的同相输入端和反相输入端，电阻R28的另一端连接蓄电池，电阻R36的另一端接蓄电池充放电管理模块；运算放大器U3A的正电源端一路接5V电源，另一路串联电容C13后接地；运算放大器U3A的负电源端接地；运算放大器U3A的输出端串联电阻R33后，一路串联电容C16后接地，一路连接至A/D转化模块；运算放大器U3A的反相输入端和输出端之间分别并联电阻R39和电容C19。
本实用新型通过上述电路结构，与现有技术相比，采用独特的反馈电路，并通过PWM控制模块进行控制，从而增强该电源电路的稳定性；另外，本实用新型通过A/D转化模块以及PWM控制模块输出控制信号实现对电池充放电管理、活化管理、输出短路保护，电路结构简单，成本低廉，具有很好的实用性。
附图说明
图1为本实用新型的电路结构框图；
图2为本实用新型的实施例的电路原理图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
本实用新型的一种数字式配网电源，参见图1，包括蓄电池、蓄电池充电电流采集模块、蓄电池充电电压采集模块、输出负载电流采集模块、输入电压采集模块、A/D转化模块和PWM控制模块，蓄电池充电电流采集模块的输入端和蓄电池充电电压采集模块的输入端接于蓄电池的电源端，蓄电池充电电流采集模块的输出端、蓄电池充电电压采集模块的输出端、输出负载电流采集模块的输出端和输入电压采集模块的输出端接于A/D转化模块的输入端，A/D转化模块的输出端接于PWM控制模块的输入端，PWM控制模块的输出端接于蓄电池充放电管理模块，蓄电池充放电管理模块对蓄电池进行充放电管理。
其中，通过对各个参数采集，经过A/D转化模块以及PWM控制模块输出控制信号实现对电池充放电管理，从而提高了供电稳定性。
所述PWM控制模块和A/D转化模块可采用同一控制芯片来实现，作为一个具体的实例，参见图2，PWM控制模块和A/D转化模块采用TI公司的C2000系列的芯片，例如型号为TMS320F28033的控制芯片。
另外，参见图2，所述蓄电池充电电流采集模块包括电容C12、电容C15、电容C18、电阻R29、电阻R31、电阻R37、电阻R38和运算放大器U5A；电阻R29的一端和电阻R37的一端分别连接运算放大器U5A的同相输入端和反相输入端，电阻R29的另一端连接蓄电池，电阻R37的另一端接蓄电池充放电管理模块；运算放大器U5A的正电源端一路接5V电源，另一路串联电容C12后接地；运算放大器U5A的负电源端接地；运算放大器U5A的输出端串联电阻R31后，一路串联电容C15后接地，一路连接至A/D转化模块；运算放大器U5A的反相输入端和输出端之间分别并联电阻R38和电容C18。
另外，参见图2，所述输出负载电流采集模块包括电容C13、电容C16、电容C19、电阻R28、电阻R33、电阻R36、电阻R39和运算放大器U3A；电阻R28的一端和电阻R36的一端分别连接运算放大器U3A的同相输入端和反相输入端，电阻R28的另一端连接蓄电池，电阻R36的另一端接蓄电池充放电管理模块；运算放大器U3A的正电源端一路接5V电源，另一路串联电容C13后接地；运算放大器U3A的负电源端接地；运算放大器U3A的输出端串联电阻R33后，一路串联电容C16后接地，一路连接至A/D转化模块；运算放大器U3A的反相输入端和输出端之间分别并联电阻R39和电容C19。
本实用新型的电源采用TI公司的C2000系列（内置DSP+MCU）芯片，通过芯片内部相关功能模块采集数据、A/D信号转换、输出控制信号等模块，实现对电池充放电管理、活化管理、输出短路保护。具体的，本方案采用TMS320F28033芯片实现，参见图2，A/D采集信号：电池电压（引脚BAT-VOL1\BAT-VOL2），电池充电电流（引脚CHARGE-CUR）输出电流（引脚OUT_CUR1\OUT_CUR2），输入电压（引脚A-AC-IN）;PWM输出信号：引脚HB-PWM-L\HB-PWM-H。由电路原理图可知，本方案使用TMS320F28033芯片内部的A/D转化模块实现对电池充电电流、电压，输出负载电流、输入电压等参数采集计算，TMS320F28033芯片内部的PWM控制模块根据采集的数据输出PWM控制信号的占空比，从而实现整个电源电路的稳压电压功能。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种数字式配网电源，其特征在于：包括蓄电池、蓄电池充电电流采集模块、蓄电池充电电压采集模块、输出负载电流采集模块、输入电压采集模块、A/D转化模块和PWM控制模块，蓄电池充电电流采集模块的输入端和蓄电池充电电压采集模块的输入端接于蓄电池的电源端，蓄电池充电电流采集模块的输出端、蓄电池充电电压采集模块的输出端、输出负载电流采集模块的输出端和输入电压采集模块的输出端接于A/D转化模块的输入端，A/D转化模块的输出端接于PWM控制模块的输入端，PWM控制模块的输出端接于蓄电池充放电管理模块。
2.根据权利要求1所述的数字式配网电源，其特征在于：所述PWM控制模块采型号为TMS320F28033的控制芯片。
3.根据权利要求1或2所述的数字式配网电源，其特征在于：所述蓄电池充电电流采集模块包括电容C12、电容C15、电容C18、电阻R29、电阻R31、电阻R37、电阻R38和运算放大器U5A；电阻R29的一端和电阻R37的一端分别连接运算放大器U5A的同相输入端和反相输入端，电阻R29的另一端连接蓄电池，电阻R37的另一端接蓄电池充放电管理模块；运算放大器U5A的正电源端一路接5V电源，另一路串联电容C12后接地；运算放大器U5A的负电源端接地；运算放大器U5A的输出端串联电阻R31后，一路串联电容C15后接地，一路连接至A/D转化模块；运算放大器U5A的反相输入端和输出端之间分别并联电阻R38和电容C18。
4.根据权利要求1或2所述的数字式配网电源，其特征在于：所述输出负载电流采集模块包括电容C13、电容C16、电容C19、电阻R28、电阻R33、电阻R36、电阻R39和运算放大器U3A；电阻R28的一端和电阻R36的一端分别连接运算放大器U3A的同相输入端和反相输入端，电阻R28的另一端连接蓄电池，电阻R36的另一端接蓄电池充放电管理模块；运算放大器U3A的正电源端一路接5V电源，另一路串联电容C13后接地；运算放大器U3A的负电源端接地；运算放大器U3A的输出端串联电阻R33后，一路串联电容C16后接地，一路连接至A/D转化模块；运算放大器U3A的反相输入端和输出端之间分别并联电阻R39和电容C19。
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