CN206117298U - 一种便于维护的双电源转换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种便于维护的双电源转换装置。该装置包括电路部分和机柜；电路部分包括：检测单元、控制单元、机械式双电源切换开关、辅助供电单元以及滤波输出单元；辅助供电单元包括依次电连接的整流单元、储能单元、逆变单元；控制单元控制双电源切换开关从而实现主、备电源的自动转换，并在主、备电源的转换过程中，控制辅助供电单元向负载输出电能；双电源切换开关、滤波输出单元安装于机柜内的底部；辅助供电单元与控制单元被集成为一个可抽出的抽屉式模块，该抽屉式模块的安装位置位于机柜内的上部，机柜内相应位置处设置有用于支撑该抽屉式模块的支持组件。本实用新型可满足高敏感负载的供电需求且具有很好的可维护性。

Description

一种便于维护的双电源转换装置

技术领域

本实用新型涉及一种双电源转换装置，属于电气技术领域。

背景技术

在现代工业、医疗、商业以及日常生活等领域均存在一些需要持续供电的用电设备，为了满足这些用电设备的持续供电要求，通常采取双路供电的供电方案，即利用双电源自动转换装置实现主、备两路电源的自动切换。双电源自动转换装置通常包括检测单元、控制单元和双电源切换开关，检测单元用于对主电源和备用电源的输入电压进行实时检测，控制单元根据检测单元的检测结果控制双电源切换开关从而实现主、备电源的自动转换。现有双电源自动转换装置在进行电源转换过程中，双电源切换开关的执行逻辑是先断后合，即先断开主电源，然后接通备用电源，这样就会出现短暂的断电（传统的机械式开关的转换时间通常为数十毫秒），这种短暂断电对于大多数负载而言是可以接受的。然而，也存在一些高敏感负载，对于供电持续性要求十分苛刻。例如，主要应用于体育场馆、隧道等照明的金属卤素灯就是一种典型的敏感负载。金属卤素灯的最大特点是当断电时间超过5ms后，需要再过10min左右才能重新点亮。显然，如果在重要的体育比赛中或工程施工中突然停电，会造成很大的麻烦。为了使得双电源自动转换装置能够满足高敏感负载的要求，一种现有的解决方案是采用可控半导体开关作为双电源切换开关，以提高两路电源的转换速度。这种方案虽然可以将两路电源的转换时间大幅降低，但是需要对半导体开关单独设计散热系统，增加了系统的成本；另外，半导体器件长时间工作，其寿命和可靠性相比传统机械式双电源开关均会下降，从而影响了整个供电系统的安全可靠性。

为了解决上述问题，一篇中国发明专利（公开号为CN105024450A，公开日为2015/11/4）中公开了一种可满足高敏感负载的供电需求且具有高可靠性的双电源自动转换装置，其在双电源自动转换装置中引入了包括储能单元和逆变单元的辅助供电单元，在主、备电源的转换过程中，由辅助供电单元向负载输出电能。该技术方案可有效减小主备电源转换过程中的负载断电时间，满足了像金属卤素灯一样的敏感负载的安全供电需求；并且由于采用机械式的双电源切换开关，其安全可靠性高，实现成本低。

考虑到上述装置的使用场景，应合理设计其布局结构，使其在体积尽可能紧凑的情况下，同时还具有较好的可维护性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种便于维护的双电源转换装置，一方面可满足高敏感负载的供电需求且具有高可靠性，另一方面，具有很好的可维护性。

本实用新型具体采用以下技术方案解决上述技术问题:

一种便于维护的双电源转换装置，包括电路部分和用于安装电路部分的机柜；所述电路部分包括：检测单元、控制单元、机械式的双电源切换开关、辅助供电单元以及滤波输出单元；所述辅助供电单元包括依次电连接的整流单元、储能单元、逆变单元，逆变单元的输出端与滤波输出单元的输入端电连接；检测单元用于对主、备电源的输入电压进行实时检测；控制单元根据检测单元的检测结果控制双电源切换开关从而实现主、备电源的自动转换，并在主、备电源的转换过程中，控制辅助供电单元向负载输出电能；电路部分中的双电源切换开关、滤波输出单元安装于所述机柜内的底部；辅助供电单元与控制单元被集成为一个可抽出的抽屉式模块，该抽屉式模块的安装位置位于所述机柜内的上部，所述机柜内相应位置处设置有用于支撑该抽屉式模块的支持组件。

进一步地，所述电路部分还包括用于对所述储能单元的储能容量进行扩展的扩展储能模块。

更进一步地，所述扩展储能模块被设置为一个可抽出的抽屉式模块，其安装位置位于辅助供电单元与控制单元所在的抽屉式模块之上，所述机柜内相应位置处设置有用于支撑该抽屉式模块的支持组件。

优选地，所述抽屉式模块包括两块侧板，以及安装于两块侧板中部之间的至少一块电气元件安装板；两块侧板的前端分别设置有折弯部，折弯部上设置有用于与机柜固定连接的固定连接孔；两块侧板的后端均设置有用于抽屉式模块安装时的导向定位的导向定位孔以及用于抽拉的手把。

进一步地，所述抽屉式模块还包括安装于两块侧板前端之间的前支撑支件、安装于两块侧板后端之间的后支撑板；所述后支撑板上设置有用于外部电气连接的接线端子或接线插件。

优选地，所述机柜的正面下部设置有可开启的柜门；所述机柜的左右两侧、后侧及顶部均设置有盖板，且机柜左右两侧、后侧及顶部的盖板上均设置有用于通风散热的通风孔。

进一步地，机柜柜门内设置有用于对带电部位进行安全隔离的操作防护隔板。

进一步地，所述机柜底部设置有用于使机柜便于移动的一组移动脚轮。

优选地，所述滤波输出单元包括变压器、滤波器以及输出接触器；其中，变压器安装在机柜内的底部，位于所述双电源切换开关的后方，滤波器安装于机柜内输出变压器的上方。

相比现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型对带有辅助供电单元的双电源转换装置的布局结构进行优化，将辅助供电单元与控制单元集成在一个可抽出的抽屉式模块，可方便快捷地对电气部分进行维护更新操作；

本实用新型整体结构紧凑，空间占用较小，且具有较好的散热性能和安全防护性能。

附图说明

图1为本实用新型双电源转换装置一个具体实施例的电路结构示意图；

图2为本实用新型双电源转换装置电路部分在机柜中的一个布局实例；

图3a、图3b分别为扩展储能模块的正面、背面结构示意图；

图4a、图4b分别为辅助供电与控制单元的正面、背面结构示意图；

图5为机柜的一种具体结构示意图。

图中各标号含义如下：

1、扩展储能模块，2、辅助供电与控制单元，3、双电源切换开关，4、进线开关，5、出线接线端子，6、LC滤波组件，7、变压器，8、机柜，9、电缆穿线孔，101、扩展储能电容，102、母线，103、侧板，104、后支撑板，105、前支撑支件，106、手把，107、固定连接孔，108、导向定位孔，109、接线端子，110、自攻锁紧螺钉，111、螺钉，112、电容安装板，201、整流单元，202、常规储能电容，203、母线，204、逆变单元，205、双电源转换控制板安装板，206、逆变单元控制板安装板，207、侧板，208、把手，209、固定连接孔，210、导向定位孔，211、接线端子，212、限流电阻，213、接触器，214、主电路安装板，221、逆变单元控制板，222、双电源转换控制板，301、直柱，302、支持件组件，303、定位件，304、螺母组合件。

具体实施方式

本实用新型双电源转换装置的电路部分与CN105024450A中所公开的内容相同，其包括：检测单元、控制单元、机械式的双电源切换开关、辅助供电单元以及滤波输出单元；所述辅助供电单元包括依次电连接的整流单元、储能单元、逆变单元，逆变单元的输出端与滤波输出单元的输入端电连接；检测单元用于对主、备电源的输入电压进行实时检测；控制单元根据检测单元的检测结果控制双电源切换开关从而实现主、备电源的自动转换，并在主、备电源的转换过程中，控制辅助供电单元向负载输出电能。

图1显示了本实用新型双电源转换装置一个具体实施例的电路结构，其以单相电源转换为例，多相电源转换装置可参考CN105024450A。如图1所示，该装置主要包括常用电源（S1）进线开关K1，备用电源（S2）进线开关K2，辅助供电单元取电开关K3，机械式双电源切换开关，检测单元，控制单元，辅助供电单元，滤波输出单元。辅助供电单元包括充电接触器CK1、整流单元、电容C1、C2构成的储能单元以及逆变单元。滤波输出单元包括：输出滤波器Ls、变压器T1以及交流接触器CK2。检测单元包括一组电流传感器。

为了使得整个装置的结构在紧凑的同时具有较好的可维护性，本实用新型将辅助供电单元与控制单元集成在一个可抽出的抽屉式模块中，该抽屉式模块的安装位置位于机柜内的上部，机柜内相应位置处设置有用于支撑该抽屉式模块的支持组件。这样，辅助供电单元与控制单元可很容易地从机柜中抽出，对其中的电气部件进行维修更换。

为了提升储能单元的可扩展性，以灵活适应各种不同的应用场合，本实用新型还进一步增加了用于对所述储能单元的储能容量进行扩展的扩展储能模块。类似地，扩展储能模块也可设置于一个可抽出的抽屉式模块中，其安装位置位于辅助供电单元与控制单元所在的抽屉式模块之上，所述机柜内相应位置处设置有用于支撑该抽屉式模块的支持组件。

为了便于公众理解，下面以一个优选实施例来对本实用新型技术方案进行详细说明。

图2显示了本实施例的电路部分在机柜中的基本布局。如图2所示，本实用新型双电源转换装置的电路部分安装于机柜8内；其中，控制单元与辅助供电单元被集成在一个可抽出的抽屉式模块中（为方便起见，下文将该抽屉式模块称为辅助供电与控制单元2），设置于机柜8的上部；在辅助供电与控制单元2之上还设置有用于对储能单元的储能容量进行扩展的扩展储能模块1，其也被设置为一个可抽出的抽屉式模块；机械式的双电源切换开关3设置于辅助供电与控制单元2的下方，位于机柜8的前部；所述滤波输出单元包括变压器、滤波器以及输出接触器；如图2所示，其中，变压器7安装在机柜8内的底部，位于双电源切换开关3的后方，构成滤波器的一组LC滤波组件6安装于变压器7的上方。在机柜8的下部还安装有进线开关4、出线接线端子5；可经由机柜8底板上的电缆穿线孔9用电缆将出线接线端子5与外部连接。

图3a、图3b显示了本实施例中扩展储能模块的结构。如图3a、图3b所示，该扩展储能模块包括两块侧板103、安装于两块侧板103前端之间的前支撑支件105、安装于两块侧板后端之间的后支撑板104，以及安装于两块侧板103中部之间的电容安装板112；一组扩展储能电容101安装于电容安装板112上并与母线102电连接；两块侧板103的前端分别设置有折弯部，折弯部上设置有用于与机柜固定连接的固定连接孔107；两块侧板103的后端均设置有用于抽屉式模块安装时的导向定位的导向定位孔108以及用于抽拉的手把106，其中，手把106通过螺钉111与侧板103前端的折弯部固定连接；后支撑板104上设置有用于外部电气连接的接线端子109（也可以采用接线插件的形式）；本实施例中，侧板103、后支撑板104、前支撑支件105以及电容安装板112均为金属薄板折弯而成，且相互之间均通过自攻锁紧螺钉110实现固定连接。

图4a、图4b显示了本实施例中辅助供电与控制单元的结构。如图4a、图4b所示，辅助供电与控制单元包括两块侧板207以及平行安装于两块侧板207之间的三个电路安装板：双电源转换控制板安装板205、逆变单元控制板安装板206、主电路安装板214，三个电路安装板上分别安装双电源转换控制板222、逆变单元控制板221以及主电路元器件；如图所示，整流单元201、常规储能电容202、逆变单元204均设置于主电路安装板214上，逆变单元204的控制电路单独设置于逆变单元控制板221上，其余的控制电路（包括接触器213）设置于双电源转换控制板222上；主电路安装板214上设置有接线端子211（也可以采用接线插件的形式），双电源转换控制板222上设置有限流电阻212。与扩展储能模块的结构相似，两块侧板207的前端分别设置有折弯部，折弯部上设置有用于与机柜固定连接的固定连接孔209；两块侧板207的后端均设置有用于抽屉式模块安装时的导向定位的导向定位孔210以及用于抽拉的手把208。侧板207、双电源转换控制板安装板205、逆变单元控制板安装板206、主电路安装板214均为金属薄板折弯而成，相互之间通过螺钉组合件实现固定连接。

图5显示了机柜的一种具体结构。如图5所示，机柜的上部两侧设置有一组直柱301及支持件组件302，在机柜上部形成了用于容纳扩展储能模块和辅助供电与控制单元这两个抽屉式模块的安装腔。定位件303可与抽屉式模块上的导向定位孔（108、210）相配合从而实现抽屉式模块安装时的导向定位作用。螺母组合件304用于抽屉式模块侧面的固定。

机柜两侧、顶部以及背部分别设置有左侧盖板、右侧盖板、顶盖板、后盖板，机柜的正面下部设置有可开启的柜门。为了提高设备的散热性能，可进一步在左侧盖板、右侧盖板、顶盖板、后盖板上设置用于通风散热的通风孔。为了提高安全性，还可在机柜下部所有电气部件的前方，设置用于对带电部位进行安全隔离的操作防护隔板，以确保操作者操作时的安全和防止故障事故的扩大化，提高设备的安全性。机柜底部还可安装一组移动脚轮，以提高整个双电源转换装置的可移动性。

Claims (9)

1.一种便于维护的双电源转换装置，包括电路部分和用于安装电路部分的机柜；所述电路部分包括：检测单元、控制单元、机械式的双电源切换开关、辅助供电单元以及滤波输出单元；所述辅助供电单元包括依次电连接的整流单元、储能单元、逆变单元，逆变单元的输出端与滤波输出单元的输入端电连接；检测单元用于对主、备电源的输入电压进行实时检测；控制单元根据检测单元的检测结果控制双电源切换开关从而实现主、备电源的自动转换，并在主、备电源的转换过程中，控制辅助供电单元向负载输出电能；其特征在于，电路部分中的双电源切换开关、滤波输出单元安装于所述机柜内的底部；辅助供电单元与控制单元被集成为一个可抽出的抽屉式模块，该抽屉式模块的安装位置位于所述机柜内的上部，所述机柜内相应位置处设置有用于支撑该抽屉式模块的支持组件。

2.如权利要求1所述双电源转换装置，其特征在于，所述电路部分还包括用于对所述储能单元的储能容量进行扩展的扩展储能模块。

3.如权利要求2所述双电源转换装置，其特征在于，所述扩展储能模块被设置为一个可抽出的抽屉式模块，其安装位置位于辅助供电单元与控制单元所在的抽屉式模块之上，所述机柜内相应位置处设置有用于支撑该抽屉式模块的支持组件。

4.如权利要求1～3任一项所述双电源转换装置，其特征在于，所述抽屉式模块包括两块侧板，以及安装于两块侧板中部之间的至少一块电气元件安装板；两块侧板的前端分别设置有折弯部，折弯部上设置有用于与机柜固定连接的固定连接孔；两块侧板的后端均设置有用于抽屉式模块安装时的导向定位的导向定位孔以及用于抽拉的手把。

5.如权利要求4所述双电源转换装置，其特征在于，所述抽屉式模块还包括安装于两块侧板前端之间的前支撑支件、安装于两块侧板后端之间的后支撑板；所述后支撑板上设置有用于外部电气连接的接线端子或接线插件。

6.如权利要求1～3任一项所述双电源转换装置，其特征在于，所述机柜的正面下部设置有可开启的柜门；所述机柜的左右两侧、后侧及顶部均设置有盖板，且机柜左右两侧、后侧及顶部的盖板上均设置有用于通风散热的通风孔。

7.如权利要求6所述双电源转换装置，其特征在于，机柜柜门内设置有用于对带电部位进行安全隔离的操作防护隔板。

8.如权利要求6所述双电源转换装置，其特征在于，所述机柜底部设置有用于使机柜便于移动的一组移动脚轮。

9.如权利要求求1～3任一项所述双电源转换装置，其特征在于，所述滤波输出单元包括变压器、滤波器以及输出接触器；其中，变压器安装在机柜内的底部，位于所述双电源切换开关的后方，滤波器安装于机柜内输出变压器的上方。