CN208257681U - 多路输出电源系统 - Google Patents

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许冲冲
杨志祥
刘漫雨
郭上华
魏浩铭
吕立平
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State Grid Beijing Electric Power Co Ltd
Zhuhai XJ Electric Co Ltd
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State Grid Corp of China SGCC
State Grid Beijing Electric Power Co Ltd
Zhuhai XJ Electric Co Ltd
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Abstract

本实用新型公开了一种多路输出电源系统。该多路输出电源系统包括:输入保护调理模块(10),用于接收交流信号,并采用有源滤波器件对所述交流信号进行抗电磁干扰调理;集中监控模块(20),与所述输入保护调理模块(10)相连接,用于对调理后的交流信号的脉冲的宽度进行调制,得到调制后的交流信号;功率输出模块(30),与所述集中监控模块(20)相连接,用于采用多个变换模块对调制后的交流信号进行转换处理,得到多路直流信号,并输出多路直流信号。通过本实用新型,解决了相关技术中电源系统EMC防护实现麻烦且效果不好的问题。

Description

多路输出电源系统
技术领域
本实用新型涉及电源技术领域,具体而言,涉及一种多路输出电源系统。
背景技术
近些年来随着智能配电网的建设,智能电网覆盖率逐渐提升。智能电网的快速发展,提出了新型就地馈线自动化(FA)、自适应重合闸、分布式FA等复杂的逻辑判断,单相接地新算法判定配电网各种接地方式(中性点经高祖接地、中性点经消弧线圈接地、中性点不接地等)的接地故障;所有以上新发展带来的新功能、性能需求,必须需要有高性能的电源系统。
相关技术中电源系统典型的有两种:其一,如图1,图1是相关技术中传统变压器+DCDC电源系统的架构图,变压器经整流滤波后经过DC/DC电源模块1,该模块 1包含一路直流输出和一路蓄电池管理;后再经过DC/DC电源模块2,该模块2包含 3路直流输出,包含系统开入开出接口电源、系统核心器件电源盒通信电源;另外供给一次开关的操作电源是变压器整流滤波后和蓄电池叠加输出;该方案缺点在于整个电源系统功率因数和效率均较低,智能馈线终端回路功耗(按照DL/T_721-2013标准,不带蓄电池和通信模块,开关非操作状态)如下:系统开入开出接口电源回路功耗:3W;系统核心部件电源回路功耗:5W;通信电源回路功耗、蓄电池回路功耗、操作电源回路功耗为0W;智能馈线终端直流总功耗为5W+3W=8W,效率η=70%,功率因数PF=50%,折算到原边交流侧输入功耗为8W/(70%*50%)≈23VA,大于 DL/T_721-2013标准对整机功率消耗的要求(≤20VA)。解决方案之一是在高压整流滤波环节串接电感,存在的问题是此种补偿方式属于无源功率校正,功率因数PF最高只能达到50%,且电感体积较大,影响终端的PCB板布局,装配制造麻烦。
另一种典型的电源系统方案如图2所示,图2是相关技术中改进型的单路输出ACDC+DC/DC电源系统的架构图,ACDC模块代替了之前的变压器+整流滤波 +DC/DC模块1,将DC/DC模块2用2个单路DC/DC所代替;操作电源和通信单元由ACDC模块输出;该电源系统采用有源功率校正,功率因数PF可达90%,有效解决了整机功耗超标的问题,然而EMC防护实现麻烦且效果不好,且成本较高。
针对相关技术中电源系统EMC防护实现麻烦且效果不好的问题,目前尚未提出有效的解决方案。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供一种多路输出电源系统,以解决相关技术中电源系统EMC防护实现麻烦且效果不好的问题。
为了实现上述目的,根据本实用新型的一个方面,提供了一种多路输出电源系统。该多路输出电源系统包括:输入保护调理模块,用于接收交流信号,并采用有源滤波器件对所述交流信号进行抗电磁干扰调理;集中监控模块,与所述输入保护调理模块相连接,用于对调理后的交流信号的脉冲的宽度进行调制,得到调制后的交流信号;功率输出模块,与所述集中监控模块相连接,用于采用多个变换模块对调制后的交流信号进行转换处理,得到多路直流信号,并输出多路直流信号。
进一步地,所述电源系统还包括:蓄电池管理模块,与所述集中监控模块相连接,用于对电源系统中的蓄电池进行控制管理。
进一步地,所述输入保护调理模块还包括:电磁兼容性滤波器和高压整流滤波模块,其中,所述交流信号输入所述电磁兼容性滤波器,经所述电磁兼容性滤波器抗干扰处理后,传输至所述高压整流滤波。
进一步地,所述集中监控模块还包括:脉冲宽度控制模块,用于对所述调理后的交流信号的脉冲的宽度进行调制。
进一步地,所述集中监控模块还包括:功能按键模块,包括第一按键和第二按键,其中,第一按键用于启动对所述电源系统中的蓄电池进行活化处理,第二按键用于停止对所述电源系统中的蓄电池进行活化处理。
进一步地,所述集中监控模块还包括:集中监控与反馈电路,用于对所述电源系统进行监控并反馈信息。
进一步地,所述集中监控与反馈电路还包括:电源状态显示屏,用于显示所述电源系统的状态信息。
进一步地,所述集中监控与反馈电路还包括:告警模块,用于在监控到所述电源系统异常时,触发告警信号。
进一步地,所述功率输出模块还包括:多个转换器,用于对调理后的交流信号进行交流变直流处理,得到多路直流信号;多个输出检测保护电路,每个输出检测保护电路用于输出直流信号。
本实用新型,包括以下模块:输入保护调理模块,用于接收交流信号,并采用有源滤波器件对所述交流信号进行抗电磁干扰调理;集中监控模块,与所述输入保护调理模块相连接,用于对调理后的交流信号的脉冲的宽度进行调制,得到调制后的交流信号;功率输出模块,与所述集中监控模块相连接,用于采用多个变换模块对调制后的交流信号进行转换处理,得到多路直流信号,并输出多路直流信号。通过本实用新型,解决了相关技术中电源系统EMC防护实现麻烦且效果不好的问题。通过输入保护调理模块的有源滤波器件对所述交流信号进行抗电磁干扰调理,从而实现对电源系统EMC防护,提升信号的抗干扰能力的效果。
附图说明
构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解,本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
图1是相关技术中传统变压器+DCDC电源系统的架构图;
图2是相关技术中改进型的单路输出ACDC+DCDC电源系统的架构图;
图3是根据本实用新型实施例提供的多路输出电源系统的示意图;以及
图4是根据本实用新型实施例提供的多路输出ACDC电源系统的架构图。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本实用新型保护的范围。
需要说明的是,本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本实用新型的实施例。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它步骤或单元。
根据本实用新型的实施例,提供了一种多路输出电源系统。
图3是根据本实用新型实施例的多路输出电源系统的示意图。如图3所示,该多路输出电源系统包括以下模块:
输入保护调理模块10,用于接收交流信号,并采用有源滤波器件对交流信号进行抗电磁干扰调理;
集中监控模块20,与输入保护调理模块10相连接,用于对调理后的交流信号的脉冲的宽度进行调制,得到调制后的交流信号;
功率输出模块30,与集中监控模块20相连接,用于采用多个变换模块对调制后的交流信号进行转换处理,得到多路直流信号,并输出多路直流信号。
本实用新型实施例提供的多路输出电源系统,包括以下模块:输入保护调理模块10,用于接收交流信号,并采用有源滤波器件对交流信号进行抗电磁干扰调理;集中监控模块20,与输入保护调理模块相连接,用于对调理后的交流信号的脉冲的宽度进行调制,得到调制后的交流信号;功率输出模块30,与集中监控模块相连接,用于采用多个变换模块对调制后的交流信号进行转换处理,得到多路直流信号,并输出多路直流信号。通过本实用新型,解决了相关技术中电源系统EMC防护实现麻烦且效果不好的问题。通过输入保护调理模块的有源滤波器件对交流信号进行抗电磁干扰调理,从而实现对电源系统EMC防护,提升信号的抗干扰能力的效果。
可选地,电源系统还包括:蓄电池管理模块40,与集中监控模块20相连接,用于对电源系统中的蓄电池进行控制管理。
例如,对蓄电池进行充放电管理,定时活化、欠压时关断蓄电池输出等功能。
可选地,输入保护调理模块10还包括:电磁兼容性滤波器和高压整流滤波模块,其中,交流信号输入电磁兼容性滤波器,经电磁兼容性滤波器抗干扰处理后,传输至高压整流滤波。
通过电磁兼容性滤波器和高压整流滤波模块减少辐射噪声影响,尤其是电源模块对其他板件的干扰。
可选地,集中监控模块20还包括:脉冲宽度控制模块,用于对调理后的交流信号的脉冲的宽度进行调制。
可选地,集中监控模块20还包括:功能按键模块,包括第一按键和第二按键,其中,第一按键用于启动对电源系统中的蓄电池进行活化处理,第二按键用于停止对电源系统中的蓄电池进行活化处理。
可选地,集中监控模块20还包括:集中监控与反馈电路,用于对电源系统进行监控并反馈信息。
可选地,集中监控与反馈电路还包括:电源状态显示屏,用于显示电源系统的状态信息。
可选地,集中监控与反馈电路还包括:告警模块,用于在监控到电源系统异常时,触发告警信号。
例如,在监控到电源系统异常时,触发告警信号生成告警信息或告警声音以提醒用户,保证电源系统的稳定性。
可选地,功率输出模块30还包括:多个转换器,用于对调理后的交流信号进行交流变直流处理,得到多路直流信号;多个输出检测保护电路,每个输出检测保护电路用于输出直流信号。
例如,V01输出检测保护电路,输出V01输出检测保护电路对应的转换器转换的直流信号。
图4是根据本实用新型实施例提供的多路输出ACDC电源系统的架构图,如图4 所示,在本实用新型中将图2中外挂的3个DCDC模块集成到ACDC模块内,便于功耗的优化管理和电源系统的EMC设计,成本节约了近15%。
具体地,上述的多路输出电源系统应用于配电网智能馈线终端,也即,一种适用于配电网智能馈线终端的多路输出ACDC电源系统,包含输入保护调理模块,集中监控模块,功率输出模块和蓄电池管理模块组成。
输入保护调理模块包括输入EMC(对应上述的电磁兼容性滤波器)和高压整流滤波(对应上述的高压整流滤波模块),通过输入EMC和高压整流滤波对交流输入信号进行抗干扰EMI调理,减少辐射噪声影响,尤其是电源模块对其他板件的干扰。将开关器件贴在接地导体上,将电源的输出线与返回线成对,对不可避免的噪声保证其不会泄漏到电源外部。采用双绞线面积和噪声最小。开关器件一般安装在电源的外壳上用来散热,外壳一般接大地。由于开关器件的管芯和电源的外壳的距离非常近(如 MOSFET外壳的厚度),而且面积比较大,两者之间电容比较大,这个电容可以将高频信号引到大地。这个信号再通过电源线和地线形成回路,这就是共模噪声。最好的策略是减小这种耦合而不是采用信号滤波,也就是说,减小与大地之间的电容。这个电容的面积由封装大小决定,但距离可以改变。
本实用新型实施例提供了在开关器件外壳和电源外壳之间加入具有低的电介常数导热绝缘垫片。一般都采用硅胶和氧化被。通过这种减小耦合电容的方法可大大减小共模噪声。另外,对隔离的电源,可以通过两个串联的电容来减小原副边间的噪声传递,其传递途径为二极管到外壳,然后从外壳到MOSFET。
集中监控模块,包含集中控制、PWM控制(对应上述的脉冲宽度控制模块)、按键功能转换(对应上述的第一按键和第二按键,用于设置在电源模块外壳上手动活化启动、停止等的按键)、电压电流调节、告警信号模块(对应上述的告警模块)。该系统采用软启动,PWM控制芯片上电时刻,反馈为零(或者小于期望值,例如在一个不隔离的反激电路中),使得变换器的占空比会达到最大值。如果是这样,为了给输出电容充电,变换器会从输入抽取很大的电流,这个大电流流过功率器件可能会导致器件损坏。取代的方法应该是变换器的最大占空比被限制在一个最大值,这个值随着时间的增加而线性增大,通常通过对一个电容充电来控制。这样,当电容充满的时候,占空比也就达到了它调节输出电压所需要的稳态值。故障恢复时也经常用到软启动,如过流。当发生过流时,软启动电容被放电,在故障恢复的时占空比再次缓慢上升。如果这个故障恢复过程是周期性的,这就是所谓的打嗝模式。由于软启动电容被恒流源充电(因此电压线性上升),可以采用另外的措施使得这种打嗝模式的周期与软启动时间不一样:当检测到过流时,导通一个三极管,通过一个电阻从软启动充电电流中分流部分电流,减缓软启动电容充电的速度。在以前的一些芯片中,通常没有软启动这个引脚。在这种情况下,在电压基准引脚和误差放大器同相输入端之间加入一个RC 网络,使交换器要调节的电压缓慢上升,可以得到同样的效果。
功率输出模块,用于输出4路直流,进一步地,对系统开入开出接口电源和系统核心部件电源的输出时序进行了改进。具体地,在启动过程中,有时一些输出相对其他输出其上升和稳定都比较早,或者一个输出总是高于其他输出。系统核心部件电源 (+5V电源)给一些控制系统开入开出接口电源(+24V)的继电器的TTL电路供电,需要在+24V电压加到继电器之前TTL电路已经工作,可以确保继电器不会进入非预期的状态。
蓄电池管理模块,主要对蓄电池进行充放电管理,定时活化、欠压时关断蓄电池输出等功能。
通过上述的方案,本实用新型提供的多路输出电源系统,优化了供电效率,增加了可靠性,减少安装空间,节约了成本。
以上仅为本实用新型的实施例而已,并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种多路输出电源系统,其特征在于,包括:
输入保护调理模块(10),用于接收交流信号,并采用有源滤波器件对所述交流信号进行抗电磁干扰调理;
集中监控模块(20),与所述输入保护调理模块(10)相连接,用于对调理后的交流信号的脉冲的宽度进行调制,得到调制后的交流信号;
功率输出模块(30),与所述集中监控模块(20)相连接,用于采用多个变换模块对调制后的交流信号进行转换处理,得到多路直流信号,并输出多路直流信号。
2.根据权利要求1所述的电源系统,其特征在于,所述电源系统还包括:
蓄电池管理模块(40),与所述集中监控模块(20)相连接,用于对电源系统中的蓄电池进行控制管理。
3.根据权利要求1所述的电源系统,其特征在于,所述输入保护调理模块(10)还包括:电磁兼容性滤波器和高压整流滤波模块,其中,所述交流信号输入所述电磁兼容性滤波器,经所述电磁兼容性滤波器抗干扰处理后,传输至所述高压整流滤波。
4.根据权利要求1所述的电源系统,其特征在于,所述集中监控模块(20)还包括:
脉冲宽度控制模块,用于对所述调理后的交流信号的脉冲的宽度进行调制。
5.根据权利要求1所述的电源系统,其特征在于,所述集中监控模块(20)还包括:
功能按键模块,包括第一按键和第二按键,其中,第一按键用于启动对所述电源系统中的蓄电池进行活化处理,第二按键用于停止对所述电源系统中的蓄电池进行活化处理。
6.根据权利要求1所述的电源系统,其特征在于,所述集中监控模块(20)还包括:
集中监控与反馈电路,用于对所述电源系统进行监控并反馈信息。
7.根据权利要求6所述的电源系统,其特征在于,所述集中监控与反馈电路还包括:
电源状态显示屏,用于显示所述电源系统的状态信息。
8.根据权利要求6所述的电源系统,其特征在于,所述集中监控与反馈电路还包括:
告警模块,用于在监控到所述电源系统异常时,触发告警信号。
9.根据权利要求1所述的电源系统,其特征在于,所述功率输出模块(30)还包括:
多个转换器,用于对调理后的交流信号进行交流变直流处理,得到多路直流信号;
多个输出检测保护电路,每个输出检测保护电路用于输出直流信号。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112910267A (zh) * 2021-02-08 2021-06-04 株洲南方阀门股份有限公司 一种高可靠性电源模块

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