CN203984087U - 基于plc的移动式不间断稳压电源系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型基于PLC的移动式不间断稳压电源系统包括发电机和以电源相连的充电器、蓄电池、逆变器、电流互感器TA1和TA2、断路器QF1和QF3、接触器KM1-接触器KM5，以及用于实时检测发电机输出的电压电流、逆变器输出的电压电流、蓄电池输出的电压电流和控制的PLC控制系统；当发电机发出交流电压正常时，输出电压经逆变器为负载供电；当发电机出现故障停止供电时，转由蓄电池为逆变器提供电源，保证负载能维持不间断的供电状态；当逆变器电路发生故障，则发电机发出的交流电直接供给负载；当蓄电池电压低于额定值时，充电器为蓄电池充电。本实用新型供给负载的电压幅值和频率的精度高，实现发电、输出稳压稳频、UPS、逆变、智能充电等功能。

Description

基于PLC的移动式不间断稳压电源系统

技术领域

本实用新型涉及新能源发电技术领域，特别是涉及一种基于PLC的移动式不间断稳压电源系统。

背景技术

随着互联网的广泛应用及网络的日趋普及，不间断电源作为计算机系统安全运行的保障，已由原来只是独立的外设成为整个计算机网络系统不可或缺的一部分。目前现代野外军事作战或演习，主要通讯设备和计算机需要电压幅值和频率的精度高，且能维持不间断的供电状态。若直接使用自备的发电机提供电源，则不能满足要求。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种基于PLC的移动式不间断稳压电源系统，具有输出稳压稳频功能、智能充电功能、UPS功能、过/欠压和过流保护等多重特性，通过PLC实现数字控制交流不间断电源供应，控制系统的性能及时得到改变，从而增加了系统的灵活快速响应的速度，提高了不间断电源系统的运行的可靠性和维护性。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：包括发电机，以电源相连的充电器、蓄电池、逆变器、电流互感器TA1、电流互感TA2、断路器QF1-断路器QF3、接触器KM1-接触器KM5，以及用于实时检测发电机输出的电压电流、逆变器输出的电压电流、蓄电池输出的电压电流和控制的PLC控制系统。

当发电机发出交流电压正常时，输出电压经逆变器为负载供电，此由断路器QF1、断路器QF3、接触器KM3、逆变器、接触器KM5、电流互感器TA1和电流互感器TA2组成的系统来实现；所述发电机的输出端经断路器QF1、断路器QF3与接触器KM3的一端相连，接触器KM3的另一端与逆变器的交流输入端相连；逆变器的输出端与接触器KM5的一端相连，逆变器的另一端与负载相连。

当发电机出现故障停止供电时，转由蓄电池为逆变器提供电源实现UPS功能，此由蓄电池、接触器KM4、逆变器和接触器KM5组成的系统来实现。所述蓄电池的输出端经接触器KM4与逆变器的直流输入端相连；逆变器的输出端与接触器KM5的一端相连，逆变器的另一端与负载相连。

当逆变器发生故障时，发电机发出的交流电直接供给负载，此由断路器QF1和接触器KM1实现。所述接触器KM1的一端与经断路器QF1与发动机的输出端相连，接触器KM1的另一端与负载相连。

所述的当蓄电池电压低于额定值时，充电器为蓄电池充电，由断路器QF2、接触器KM2、充电器和蓄电池组成的系统来实现。所述接触器KM2的一端与经断路器QF2与发电机的输出端相连，接触器KM2的另一端与充电器的电源输入端相连，充电器的另一端与蓄电池相连。

所述的发电机可以为柴油发电机。

本实用新型与现有技术相比具有以下的优点：本实用新型供给负载的电压幅值和频率的精度高，实现输出稳压稳频、UPS、逆变、智能充电等功能。

（1）PLC管理，智能控制，模块式组成；

（2）触摸屏显示，可以直观地显示各个参数；

（3）多功能一体机，不用再另外购买充电器，稳压器等；

（4）完善的保护功能：低压，高压，高温，短路，过载保护等；报警提醒。

总之，本实用新型应用PLC和智能传感器技术，实现数字控制不间断电源供应，电源控制系统的性能及时得到改变，从而增强了系统的灵活快速响应的速度，提高了不间断电源运行的可靠性和维护性。

附图说明

图1是基于PLC的移动式不间断稳压电源系统组成框图。

图2是PLC控制系统组成框图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步说明。

本实用新型集“发电、输出稳压稳频、智能充电和UPS”功能为一体，供给负载的电压幅值和频率的精度高，保证负载能维持不间断的供电状态。该系统的结构如图1所示，包括发电机，充电器，蓄电池，逆变器，电流互感器TA1-TA2，断路器QF1-断路器3，接触器KM1-接触器KM5和PLC控制系统5。当发电机发出交流电压正常时，输出电压经逆变器为负载供电；当发电机出现故障停止供电时，转由蓄电池为逆变器提供电源，保证负载能维持不间断的供电状态；当逆变器发生故障，则发电机发出的交流电直接供给负载。当蓄电池电压低于额定值时，充电器为蓄电池充电。PLC控制系统用于实时检测发电机输出的电压电流、逆变器出的电压电流以及蓄电池组的电压电流，确保上述功能的实现。

所述的当发电机发出交流电压正常时，输出电压经逆变器为负载供电是由QF1、QF3、KM3、逆变器、KM5、TA1和TA2组成的系统来实现。发电机的输出端经QF1、QF3与KM3的一端相连，KM3的另一端与逆变器的交流输入端相连；逆变器的输出端与KM5的一端相连，逆变器的另一端与负载相连。

所述的当发电机出现故障停止供电时，转由蓄电池为逆变器提供电源，保证负载能维持不间断的供电状态，即实现UPS功能，是由蓄电池、KM4、逆变器和KM5组成的系统来实现。蓄电池的输出端经KM4与逆变器的直流输入端相连；逆变器的输出端与KM5的一端相连，逆变器的另一端与负载相连。

所述的当逆变器电路发生故障时，发电机发出的交流电直接供给负载由QF1和KM1实现。KM1的一端与经QF1与发电机的输出端相连，KM1的另一端与负载相连。

所述的当蓄电池电压低于额定值时，充电器为蓄电池充电，由QF2、KM2、充电器和蓄电池组成的系统来实现。KM2的一端经QF2与发动机的输出端相连，KM2的另一端与充电器的电源输入端相连，充电器的另一端与蓄电池相连。

上述的“输出稳压稳频、智能充电和UPS”功能实现由PLC控制系统来实现。该PLC控制系统组成框图如图2所示，包括PLC控制器、电力参数采集模块I、参数采集模块II、直流参数采集模块、触摸屏、I/O接口电路。发电机输出电压和TA1检测的电流信号与电力参数采集模块I的输入端相连，电力参数采集模块I的输出端经485总线与PLC控制器相连；负载电压和TA2检测的电流与电力参数采集模块II的输入端相连，电力参数采集模块II的输出端经485总线与PLC控制器相连；蓄电池输出的直流电压信号与电力直流参数采集模块的输入端相连，电力直流参数采集模块的输出端经485总线与PLC控制器相连；触摸屏经485总线与PLC控制器相连；输入输出的数字信号经I/O接口电路，作用于接触器KM1-KM5的控制线圈。

所述的触摸屏能及时稳定地显示系统中电压电流值、设备的运行状态及功率大小等数据；操作人员可向系统输入指令，也可对系统中开关状态、运行方式进行监控。

本实用新型所述部分器件可以外购。例如：柴油发动机、充电器、蓄电池和逆变器等可根据需要容量进行选购，PLC控制器可采用如西门子S7-200或其它公司生产的工业可编程控制器，电力参数采集模块I和电力参数采集模块II可采用WB1894**5，直流参数采集模块可采用WB1929B*5，触摸屏54可采用MCGS。

本实用新型的工作过程是：

（1）起动发电机；

（2）发电机运行稳定后，QF1-QF3闭合，PLC控制器分析电力参数采集模块采集到的电压信号，进行以下操作：

①当发电机发出交流电压正常时，KM3闭合，接通逆变器的交流输入电源，逆变器工作正常后，KM5闭合，给负载供电。发电机输出的电压不稳定，经过逆变器后，输出电压精准稳定，如电压为190V，53Hz，则经过本机器后，输出电压为220V±3%，50Hz±0.5。

②当发电机出现故障停止供电时，KM4闭合，KM3断开，转由蓄电池为逆变器提供直流电源，保证负载能维持不间断的供电状态，即实现UPS功能）；当发电机发出的电压恢复正常后，系统自动转换入步骤①。

（3）当蓄电池的输出电压低于额定值时，KM2闭合，充电器将自动为蓄电池充电。智能充电有利的保护好蓄电池以及延长了蓄电池的使用寿命；当机器连接发电机输出电压和蓄电池组成UPS系统后，系统在输出稳定的电压同时也为蓄电池自动充电；

充电方式分为三段充电：

段I：用最大恒定电流快速充电，以尽快提升备用电力。

段II：转为恒定电压渐渐将电池充满电，给充分时间电池吸收能量，保护电池电极延长寿命同时避免电池过充。

段III：当感测到电池充满时，会转用浮充电压以维持电池长久在满电量状态，并且自动检测电池电量，充电完成自动停止工作节省电力。

（4）过流保护：当PLC控制器检测到电流过大时，发电机停止交流电供电，转由蓄电池为逆变器供电，保证负载能维持不间断的供电状态。

（5）欠压保护：当PLC控制器检测到蓄电池电压低于额定值时，充电器为蓄电池充电，以达到保护蓄电池的作用。

（6）过压保护：当PLC控制器检测到交流电电压过高时，发电机停止交流电供电，启用蓄电池供电，避免电压过高损坏设备。

在上述过程中，触摸屏能及时稳定地显示系统中电压电流值、设备的运行状态及功率大小等数据；操作人员可向系统输入指令，也可对系统中开关状态、运行方式进行监控。

本实用新型“基于PLC的移动式不间断稳压电源系统”具有输出稳压稳频功能、智能充电功能、UPS功能、过/欠压和过流保护等多重特性，通过PLC实现数字控制交流不间断电源供应，控制系统的性能及时得到改变，从而增加了系统的灵活快速响应的速度，提高了不间断电源系统的运行的可靠性和维护性，具有结构简单、功能齐全、分时复用、节约成本等优点。

Claims (2)

1.一种移动式不间断稳压电源系统，其特征是包括发电机，以电源相连的充电器、蓄电池、逆变器、电流互感器TA1、电流互感TA2、断路器QF1-断路器QF3、接触器KM1-接触器KM5，以及用于实时检测发电机输出的电压电流、逆变器输出的电压电流、蓄电池输出的电压电流和控制的PLC控制系统；

所述发电机的输出端经断路器QF1、断路器QF3与接触器KM3的一端相连，接触器KM3的另一端与逆变器的交流输入端相连；逆变器的输出端与接触器KM5的一端相连，逆变器的另一端与负载相连；当发电机发出交流电压正常时，输出电压经逆变器为负载供电，此由断路器QF1、断路器QF3、接触器KM3、逆变器、接触器KM5、电流互感器TA1和电流互感器TA2组成的系统来实现；

所述蓄电池的输出端经接触器KM4与逆变器的直流输入端相连；逆变器的输出端与接触器KM5的一端相连，逆变器的另一端与负载相连；当发电机出现故障停止供电时，转由蓄电池为逆变器提供电源实现UPS功能，此由蓄电池、接触器KM4、逆变器和接触器KM5组成的系统来实现；

所述接触器KM1的一端与经断路器QF1与发动机的输出端相连，接触器KM1的另一端与负载相连；当逆变器发生故障时，发电机发出的交流电直接供给负载，此由断路器QF1和接触器KM1实现；

所述接触器KM2的一端经断路器QF2与发电机的输出端相连，接触器KM2的另一端与充电器的电源输入端相连，充电器的另一端与蓄电池相连，当蓄电池电压低于额定值时，充电器为蓄电池充电，由断路器QF2、接触器KM2、充电器和蓄电池组成的系统来实现。

2.根据权利要求1所述的移动式不间断稳压电源系统，其特征在于：所述的发电机为柴油发电机。