CN204376529U - 一种智能分布式配网直流电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种智能分布式配网直流电源，包括蓄电池、电源变换模块和MCU嵌入式控制器，所述MCU嵌入式控制器分别与电源变换模块和蓄电池连接，蓄电池还与电源变换模块连接；所述电源变换模块包括主输出电路和辅输出电路，用于将交流市电转变成两路直流电，辅输出电路用于对蓄电池进行充电，主输出电路用于为负载提供操作电源；所述电源变换模块采用反激变换技术，具体为所述主输出电路采用PWM反馈控制，辅输出电路采用磁放大器进行稳压。本实用新型智能分布式配网直流电源体积小，功率大，效率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及电源领域，特别是涉及一种用于配网工程的智能分布式配网直流电源。
背景技术
随着城市配电网的发展，以10kV环网柜、10KV开闭所为基础的配电网，在城市配网中发挥着越来越大的作用，配电网的可靠性直接影响着城市建设的发展。对供电可靠性的要求越高，配置直流操作电源的要求也越高。
然而，开闭所、环网柜等大多处于户外或偏远的地方，甚至是地下室，其工作环境恶劣，联网困难，加大了维护难度。开闭所、环网柜等场合的直流操作电源的供电方式主要有后备蓄电池供电和PT供电或交流市电供电。后备蓄电池作为交流失电后，直流操作电源不间断供电的保障，其可靠性极其重要。
现有的直流操作电源大多数为直流屏，由于直流屏是集中式供电方式，因此其体积大，配备的电池数量多，成本高，给安装调试及维护造成极大地不便。同时，电源系统失效就会造成大范围的故障发生，以至于电源系统的可靠性得不到保障，安全性不高。
随着城乡智能电网的发展，逐渐出现各种分布式直流操作电源应用在配电网终端设备的直流供电场合。随着智能分布式配网直流电源的小型化，需进一步提高电源工作频率以减小变压器等无源器件的体积和重量。但在提高频率时，一些分布参数，如变压器的漏感、分布电容等在开关管工作时会形成很大的电压、电流尖峰。相对于由变压器漏感或回路杂散电感引起的开关管关断时的电压尖峰，开关管开通时存在电流尖峰的原因相对复杂，容易被忽视。实际上，开通时的电流尖峰，不仅产生电磁干扰，增加开关管的电流应力，影响效率，而且当用峰值电流控制方式时，可能导致开关管误动作。因此，亟需对现有分布式直流操作电源进行改进。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种智能分布式配网直流电源，用于提高智能分布式配网直流电源运行的功率、效率及稳定性，缩小成品体积。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
一种智能分布式配网直流电源，包括蓄电池、电源变换模块和MCU嵌入式控制器，所述MCU嵌入式控制器分别与电源变换模块和蓄电池连接，蓄电池还与电源变换模块连接；
所述电源变换模块包括主输出电路和辅输出电路，用于将交流市电转变成两路直流电，辅输出电路用于对蓄电池进行充电，主输出电路用于为负载提供操作电源；
所述电源变换模块采用反激变换技术，具体为所述主输出电路采用PWM反馈控制，辅输出电路采用磁放大器进行稳压。
进一步的，所述电源变换模块包括三绕组变压器、PWM控制电路和磁放大器；
变压器的初级绕组串联开关管S，变压器的第一次级绕组的输出电路为主输出电路，第一次级绕组串联第一二极管的正极，第一二极管的负极连接所述PWM控制电路的信号输入端，PWM控制电路的输出端连接所述开关管S；
第二次级绕组的输出电路为辅输出电路，所述第二次级绕组依次串联磁放大器和第二二极管，第二次级绕组的输出电路的正极输出端反馈连接于磁放大器与第二二极管的公共端。
进一步的，所述MCU嵌入式控制器包括高速嵌入式单片机和高分辨率LCD显示器。
进一步的，所述电源变换模块还包括蓄电池充电控制电路，蓄电池充电控制电路用于对蓄电池的充电或放电控制。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型智能分布式配网直流电源的电源变换模块采用的反激变换技术可以有效缩短最小励磁时间，改善辅输出在主输出极端负载工况时的电压稳定性，扩大主输出负载的轻载范围。有效缩小智能分布式配网直流电源体积，提高直流电源功率和效率，使电源能在较高的环境温度下可靠运行。
附图说明
图1为本实用新型智能分布式配网直流电源的组成框图；
图2为本实用新型智能分布式配网直流电源的电源变换模块的电路图。
标号说明：
1、蓄电池；2、电源变换模块；3、MCU嵌入式控制器。
具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本实用新型最关键的构思在于：配网直流电源的电源变换模块采用的反激变换技术，主输出采用PWM反馈控制，辅输出采用磁放大器后级稳压，从而有效缩短最小励磁时间，改善辅输出在主输出极端负载工况时的电压稳定性。
请参照图1，一种智能分布式配网直流电源，包括蓄电池1、电源变换模块2和MCU嵌入式控制器3，所述MCU嵌入式控制器3分别与电源变换模块2和蓄电池连接，蓄电池1还与电源变换模块2连接；
所述电源变换模块2包括主输出电路和辅输出电路，用于将交流市电转变成两路直流电，辅输出电路用于对蓄电池进行充电，主输出电路用于为负载提供操作电源；
所述电源变换模块2采用反激变换技术，具体为所述主输出电路采用PWM反馈控制，辅输出电路采用磁放大器进行稳压。
从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：本实用新型智能分布式配网直流电源的电源变换模块采用的反激变换技术可以有效缩短最小励磁时间，改善辅输出在主输出极端负载工况时的电压稳定性，扩大主输出负载的轻载范围。有效缩小智能分布式配网直流电源体积，提高直流电源功率和效率，使电源能在较高的环境温度下可靠运行。
请参阅图2，其中，所述电源变换模块包括三绕组变压器、PWM控制电路和磁放大器；
变压器的初级绕组串联开关管S，变压器的第一次级绕组Ns1的输出电路为主输出电路，第一次级绕组Ns1串联第一二极管VD1的正极，第一二极管VD1的负极连接所述PWM控制电路的信号输入端，PWM控制电路的输出端连接所述开关管S；
第二次级绕组Ns2的输出电路为辅输出电路，所述第二次级绕组Ns2依次串联磁放大器SR和第二二极管VD2，第二次级绕组的输出电路的正及输出端反馈连接于磁放大器与第二二极管VD2的公共端。
PWM控制电路和磁放大器电路隶属反激变换技术的，起到调节输出电压、功率的作用。
电源变换模块2采用的反激变换技术如图2(两路输出中，主输出电路U01采用PWM反馈控制，辅输出电路U02采用磁放大器后级稳压)。开关管S在驱动电压(高电平)作用下导通，输入电源Ui向变压器励磁电感Lp充电(图中的变压器不仅是个变压器，同时也是个向负载侧提供能量的电感)，第一二极管VD1和第二二极管VD2反偏截止，磁放大器SR的复位电压USR＝US2-Um(辅输出二次线圈的电压US2＝UiNS2/Np，其中Np、Ns1和Ns2分别为变压器初级绕组、第一次级绕组一和第二次级绕组的匝数，Um为磁放大器控制电路的复位电压)。在磁放大器励磁期间，开关管S截止，第一二极管VD1正偏导通，励磁电感Lp经变压器只向主输出U01放电，磁放大器SR的励磁电压USR＝US2-Um(US2＝U01NS2/Ns1)，SR处于阻挡截止状态。一旦磁放大器SR被励磁到饱和，第二二极管VD2将导通，这之后，US2被钳位等于U02，此时由于主输出电路的第一次绕组的电压US1＝U02Ns1/NS2＜U01(U02/NS2＜U01/Ns1可通过设计得到满足。如不满足，则无法实现SR对后级稳压)，VD1被反偏截止，Lp就只向辅输出放电。采用SR后级稳压的反激变换器是在不同时段分别给多路输出供电的，即采用分时控制。
其中，所述MCU嵌入式控制器包括高速嵌入式单片机和高分辨率LCD显示器。
MCU嵌入式控制器3采用高速嵌入式单片机，能在极短的时间内轮循处理分析智能分布式配网直流电源各项参数指标及性能，判断出所有故障信息，促使智能分布式配网电源安全高效的运行。
其中，所述电源变换模块还包括蓄电池充电控制电路，蓄电池充电控制电路用于对蓄电池的充电或放电控制。
综上所述，本实用新型提供的智能分布式配网直流电源相对于现有的配电网操作电源具有以下优点：
1、体积相对较小，功率较大，效率较高，工作环境温度较高；
2、以轮循处理控制直流电源的工作方式，获取直流电源的信息并进行分析处理，稳定性更高；
3、有效扩大智能分布式配网直流电源的应用范围。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (4)
1.一种智能分布式配网直流电源，包括蓄电池、电源变换模块和MCU嵌入式控制器，所述MCU嵌入式控制器分别与电源变换模块和蓄电池连接，蓄电池还与电源变换模块连接；
所述电源变换模块包括主输出电路和辅输出电路，用于将交流市电转变成两路直流电，辅输出电路用于对蓄电池进行充电，主输出电路用于为负载提供操作电源；
其特征在于，所述电源变换模块采用反激变换技术，具体为所述主输出电路采用PWM反馈控制，辅输出电路采用磁放大器进行稳压。
2.根据权利要求1所述的智能分布式配网直流电源，其特征在于，所述电源变换模块包括三绕组变压器、PWM控制电路和磁放大器；
变压器的初级绕组串联开关管S，变压器的第一次级绕组的输出电路为主输出电路，第一次级绕组串联第一二极管的正极，第一二极管的负极连接所述PWM控制电路的信号输入端，PWM控制电路的输出端连接所述开关管S；
第二次级绕组的输出电路为辅输出电路，所述第二次级绕组依次串联磁放大器和第二二极管，第二次级绕组的输出电路的正极输出端反馈连接于磁放大器与第二二极管的公共端。
3.根据权利要求1所述的智能分布式配网直流电源，其特征在于，所述MCU嵌入式控制器包括高速嵌入式单片机和高分辨率LCD显示器。
4.根据权利要求1所述的智能分布式配网直流电源，其特征在于，所述电源变换模块还包括蓄电池充电控制电路，蓄电池充电控制电路用于对蓄电池进行充电或放电控制。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104901560A (zh) * | 2015-06-24 | 2015-09-09 | 航天长峰朝阳电源有限公司 | 一种具有磁放大技术的高频开关电源变换器 |
| CN109980943A (zh) * | 2019-04-08 | 2019-07-05 | 北京承力电源有限公司 | 一种基于磁放大器的电压叠加的双路稳压开关电源 |
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