CN207835056U - 一种均流技术的电源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种均流技术的电源装置，包括两个带有报警接点的直流6A断路器，用于引入两路DC220V电源的开断及过载、短路保护，配以报警接点当任何一路直流断路器跳闸后都会发出报警信号；四组DC/DC电源模块，将DC220V转换为DC24V；两个冗余电源模块，用于将DC/DC电源模块输出的DC24V电源冗余起来；一个25A断路器用于DC24V输出开断及保护；本实用新型主要依附于直流牵引供电系统直流开关柜领域，为直流开关柜提供安全、可靠、大容量、高效率的直流控制电源解决方案。本实用新型为二组一模块式组合，属1+N冗余模式，互为备用，具备完善的保护功能、告警功能及自动冗余调节技术，以提高系统稳定性。

Description

一种均流技术的电源装置

技术领域

本实用属于直流牵引供电系统直流开关柜领域，具体的说是一种均流技术的电源装置。

背景技术

直流开关柜电源装置主要为直流开关柜的微机保护装置、变送器、二次操作回路等提供工作电源，有着非常重要的作用。

由于直流开关柜需要大容量、稳定、可靠的直流电源提供给微机保护装置、变送器及二次操作回路，其负荷相对较大，所以需要采用分布式直流电源为其供电。

现在采用多组直流电源模块和肖特基二极管并联后输出DC24V小母线的方式，给微机保护装置等提供电源，智能控制模块只起单组电源模块的监测功能，无保护功能并且不能检测肖特基二极管工作状态，无法实时调节DC24V小母线均流输出，电源模块负载分配不均，导致个别电源模块过载输出，是造成电源模块瞬时击穿短路(控制芯片、滤波、三极管、二极管、电路板排线烧毁等)的主要原因。

保护配置不完善，电源模块损坏无告警功能，肖特基二极管不能调节DC24V均流输出，且损坏无告警功能，存在安全隐患。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种安全、可靠、大容量、高效率、1+N冗余模式的均流技术的电源装置。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：一种均流技术的电源装置，包括：两路并联的控制支路连接输出端直流断路器。

所述每路控制支路包括：依次连接的用于引入外部DC220V电源的支路直流断路器、两个并联的用于将DC220V电源转换成DC24V电源的DC/DC电源模块、将控制支路上的两路DC24V电源进行均流和冗余处理的冗余电源模块；所述输出端直流断路器对DC24V输出回路进行开断控制以及短路和过载保护。

所述支路直流断路器配有辅助报警接点，当发生短路或过载时断开相应控制支路，并通过辅助报警接点将断路器状态传出用于告警。

所述DC/DC电源模块内部包括：

电磁滤波/整流电路，连接支路直流断路器，对输入的DC220V电源进行直流稳压处理；

PFC回路，连接电磁滤波/整流电路、PFC控制电路、切换回路，接收PFC控制电路的信号对输入的直流稳压后的DC220V电源进行调整输出稳定功率；

切换回路，连接PFC回路、PMW&PFC控制回路、隔离变压器，接收PMW&PFC控制回路的信号将DC220V电源转换成220V直流方波电源输出；

隔离变压器，连接切换回路、整流滤波电路，将220V直流方波电源转换成DC24V；

整流滤波电路，连接切换回路，将接收的DC24V进行稳压处理并输出。

所述DC/DC电源模块内部还包括：低压保护电路、过载保护电路、过压保护电路和过电流保护电路；所述低压保护电路采集电磁滤波/整流电路输出的低电压信号、过载保护电路采集切换回路的过电流信号、过压保护电路和过电流保护电路采集的DC24V输出端的过电压信号和过电流信号输出给PMW&PFC控制回路。

所述隔离变压器二次侧经继电器输出DC正常信号用于向外界传输DC/DC电源模块正常工作。

所述冗余电源模块内部包括两路均流电路、冗余电路；所述每路DC/DC电源模块输出的DC24V稳压电源经过均流电路的均流处理，再输出至冗余电路；

所述均流电路包括依次相连的功率模块、负载Rs、两级差分放大器、PWM控制单元，负载Rs的电流信号经两级差分放大器输出比较值给PWM控制单元，PWM控制单元控制功率模块的功率；所述功率模块为开关管或功率管，所述PWM控制单元为IC电源模块；

所述冗余电路包括：输入端两路均流处理后的DC24V电源分别引入Vin A+和Vin B+，输入和输出负极共用Vin/Vout-，两输入正极经Vin A+和Vin B+以及各自的防止反向击穿二极管引入并冗余后再经Vout+输出。

所述两路均流处理后的DC24V电源在冗余前分别通过继电器A、B输出报警信号，用于向外界输出两路DC24V电源故障的信号。

本实用新型具有以下有益效果及优点：

1、本实用新型提供了一种全新的直流电源解决方案，具有输入电源开断及保护、电压等级转换、直流24V输出冗余、输出开断及保护。

2、避免了由于电源模块电流分配不均造成个别电源模块内电子器件过热损坏。

3、增加电源模块损坏告警功能，进一步提升装置的遥信功能。

4、冗余电源模块的低电压、过电压告警功能又进一步确保了装置运行的可靠性。

5、本实用新型为直流牵引供电系统直流开关柜控制电源提供的全新解决方案，确保其可以得到更安全、可靠、稳定、大容量、高效率的直流电源。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图；

图2为本实用新型的DC/DC电源模块方框图；

图3为本实用新型的冗余电源模块的方框图；

图4为本实用新型的冗余电源模块内部的均流电路控制框图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步的详细说明。

如图1所示，一种均流技术的电源装置，依次包括两个6A直流微型断路器(空气开关)、四个DC/DC电源模块、两个冗余电源模块、一个25A直流微型断路器(空气开关)。所述每个6A直流微型断路器(空气开关)用于将外部DC220V电源引入至控制支路的两个DC/DC电源模块；所述每个DC/DC电源模块用于将引入的DC220V电源转换成DC24V电源输出给各自控制支路的冗余电源模块；所述两个冗余电源模块将两路控制支路的DC24V电源进行均流冗余处理再输出给25A直流微型断路器(空气开关)；所述25A直流微型断路器(空气开关)用于对DC24V输出回路进行开断及短路、过负荷保护。

如图2所示，由I/P、FG引入DC220V电源，电源正极经过电磁滤波/整流电路的直流稳压处理至PFC回路输出功率稳定的220V电源，经过切换回路变成交流方波电源至隔离变压器和整流滤波电路，变成DC24V输出。所述DC/DC电源模块采用的型号为SDR-240-24，DC24/10A。隔离变压器二次侧经继电器输出DC OK用于向外界传输电源工作正常信号。

具体包括：电磁滤波/整流电路，连接支路直流断路器，对输入的DC220V电源进行直流稳压处理。PFC回路，连接电磁滤波/整流电路、PFC控制电路、切换回路，由PFC控制电路控制对输入的直流稳压后的DC220V电源的功率因数进行校正输出稳定的功率，从而提高电能利用效率。PFC控制电路，连接PFC回路、PMW&PFC控制回路，控制PFC回路和采集的PFC回路的功率因数输出给PMW&PFC控制回路。切换回路，连接PFC回路、PMW&PFC控制回路、隔离变压器，由PMW&PFC控制回路控制将DC220V电源转换成220V直流方波电源输出；所述切换回路内部为IGBT。PMW&PFC控制回路，连接PFC控制电路、切换回路，所述PMW&PFC控制回路接收低压保护电路采集电磁滤波/整流电路输出的低电压信号、过载保护电路采集切换回路的过电流信号、PFC控制电路采集的PFC回路的功率因数信号、过压保护电路和光电耦合器采集的DC24V输出端的过电压信号、过电流保护电路和光电耦合器采集的DC24V输出端的过电流信号对切换回路进行控制。隔离变压器，连接切换回路、整流滤波电路，将220V直流方波电源转换成DC24V。整流滤波电路，连接切换回路，将接收的DC24V进行稳压处理并输出。

所述冗余电源模块内部包括两路均流电路、冗余电路；所述每路DC/DC电源模块输出的DC24V稳压电源经过均流电路的均流处理，再输出至冗余电路。所述冗余电源模块可以采用的型号为DR-RDN20，DC24V/20A。

如图3所示，为冗余电路方框图，两路均流处理后的DC24V电源分别引入Vin A+和Vin B+，输入和输出负极共用Vin/Vout-，两输入正极经Vin A+和Vin B+以及各自的防止反向击穿二极管引入并冗余后再经Vout+输出，两路电源在冗余前分别通过继电器A、B输出报警信号A、B，用于向外界输出两路电源故障的信号。

如图4所示，为冗余电源模块内部的均流电路控制框图，无源法是通过冗余电源模块调节DC/DC电源模块输出阻抗来达到均流目标。电压经功率模块至负载Rs，负载Rs的电流信号经两级差分放大器输出比较值至PWM控制单元，PWM控制单元根据比较值控制功率模块的功率。所述功率模块为开关管或功率管，所述PWM控制单元为IC电源模块(UC3842)。电阻Rs检测到的电流信号经比较器后输出U_I，Uf为反馈电压信号。控制支路上，当冗余电源模块控制的其中一个DC/DC电源模块电流增加时，负载Rs两端电压Us上升，两级差分放大器输出端的电压Uc下降，该模块输出特性曲线向下倾斜，接近其他模块外特性，输出电压随之下降，而其他模块电流增大，实现近似均流。无源法是最简单的均流方法，属于开环控制。在小电流时电流分配特性差，随着电流的增大，分配特性会有所改善，但仍不平衡，且以牺牲电压调整率来个别调整每个模块达到均流。

Claims (7)

1.一种均流技术的电源装置，其特征在于，包括：两路并联的控制支路连接输出端直流断路器；

所述每路控制支路包括：依次连接的用于引入外部DC220V电源的支路直流断路器、两个并联的用于将DC220V电源转换成DC24V电源的DC/DC电源模块、将控制支路上的两路DC24V电源进行均流和冗余处理的冗余电源模块；所述输出端直流断路器对DC24V输出回路进行开断控制以及短路和过载保护。

2.按照权利要求1所述一种均流技术的电源装置，其特征在于，所述支路直流断路器配有辅助报警接点，当发生短路或过载时断开相应控制支路，并通过辅助报警接点将断路器状态传出用于告警。

3.按照权利要求1所述一种均流技术的电源装置，其特征在于，所述DC/DC电源模块内部包括：

电磁滤波/整流电路，连接支路直流断路器，对输入的DC220V电源进行直流稳压处理；

PFC回路，连接电磁滤波/整流电路、PFC控制电路、切换回路，接收PFC控制电路的信号对输入的直流稳压后的DC220V电源进行调整输出稳定功率；

切换回路，连接PFC回路、PMW&PFC控制回路、隔离变压器，接收PMW&PFC控制回路的信号将DC220V电源转换成220V直流方波电源输出；

隔离变压器，连接切换回路、整流滤波电路，将220V直流方波电源转换成DC24V；

整流滤波电路，连接切换回路，将接收的DC24V进行稳压处理并输出。

4.按照权利要求3所述一种均流技术的电源装置，其特征在于，所述DC/DC电源模块内部还包括：低压保护电路、过载保护电路、过压保护电路和过电流保护电路；所述低压保护电路采集电磁滤波/整流电路输出的低电压信号、过载保护电路采集切换回路的过电流信号、过压保护电路和过电流保护电路采集的DC24V输出端的过电压信号和过电流信号输出给PMW&PFC控制回路。

5.按照权利要求3所述一种均流技术的电源装置，其特征在于，所述隔离变压器二次侧经继电器输出DC正常信号用于向外界传输DC/DC电源模块正常工作。

6.按照权利要求1所述一种均流技术的电源装置，其特征在于，所述冗余电源模块内部包括两路均流电路、冗余电路；所述每路DC/DC电源模块输出的DC24V稳压电源经过均流电路的均流处理，再输出至冗余电路；

所述均流电路包括依次相连的功率模块、负载Rs、两级差分放大器、PWM控制单元，负载Rs的电流信号经两级差分放大器输出比较值给PWM控制单元，PWM控制单元控制功率模块的功率；所述功率模块为开关管或功率管，所述PWM控制单元为IC电源模块；

所述冗余电路包括：输入端两路均流处理后的DC24V电源分别引入Vin A+和Vin B+，输入和输出负极共用Vin/Vout-，两输入正极经Vin A+和Vin B+以及各自的防止反向击穿二极管引入并冗余后再经Vout+输出。

7.按照权利要求6所述一种均流技术的电源装置，其特征在于，所述两路均流处理后的DC24V电源在冗余前分别通过继电器A、B输出报警信号，用于向外界输出两路DC24V电源故障的信号。