CN210669555U - 一种由磷酸铁锂电池和双向变流器组成的静音发电柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种由磷酸铁锂电池和双向变流器组成的静音发电柜，包括机柜(1)、电池模组(2)和双向变流器(3)，机柜(1)上设置有柜门、把手、通风口、万向脚轮，电池模组(2)的电芯(22)为磷酸铁锂电池，双向变流器(3)为DC/DC双向变流器或AC/DC双向变流器。本实用新型的发电柜具有高效、无噪音、方便安装拆卸及搬运、寿命长、可远程控制、节能环保等诸多优点。

Description

一种由磷酸铁锂电池和双向变流器组成的静音发电柜

技术领域

本实用新型涉及一种发电柜，尤其是一种由磷酸铁锂电池和双向变流器组成的静音发电柜，属于应急发电领域。

背景技术

在应急发电应用方面，油机发电由于其相较于其他应急发电方式有热效率高等特点被广泛应用，成为目前市场上常见应急发电的主要方式，但是油机发电也存在诸多缺陷：

1.对燃料要求较高：高速内燃机一般使用汽油或轻柴油作料，并且对燃料的清洁度要求严格。在气缸内部难以使用固体燃料或劣质燃料。

2.排气污染和噪声引起公害：由于柴油机已广泛的应用在国民经济的各个领域中，其产量和保有量极大，对环境的污染也越来越严重。

3.油机发电很难到达一些地理环境较差的地点：例西部以及山区等路况不满足车辆行驶条件地区的应急发电点，这是由于发电机自身重量大(通常5kW功率的发电机重量100～200kg不等)，人力无法将其移动至应急发电地点，油机发电无法实现应急发电。

因此，现有技术亟代研究并设计出一种制备节能、环保、静音、设备简洁、运输方便的应急发电装置。

由于上述原因，本发明人对现有的发电柜做了深入研究，以便设计出一种能够解决上述问题的新的发电柜。

实用新型内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种静音发电柜，该发电柜包括机柜1、电池模组2、双向变流器3、空开4，从而完成本实用新型。

具体来说，该静音发电柜包括机柜1，所述机柜1具有机柜前门11，在柜门11上设置有门把手111，柜门11上部具有通风口 112，

所述柜门11两侧为柜体侧面12，在柜体侧面12上设置有侧部把手121，

进一步地，在机柜1顶部还具有顶部把手13，

柜门11的对侧为可拆卸的机柜后门14，所述机柜后门14上部设置有通风口112，并与柜门11通风口112位置相对应，

在机柜1底部设置有通孔15，一方面便于机柜1内部散热，另一方面使得在机柜1意外进水时，机柜1内的水能够快速排出，避免发电柜出现短路等异常。

在本实用新型中，所述机柜1底部还设置有万向脚轮120。

在本实用新型中，在所述机柜1内部设置有分隔架16，所述分隔架16将机柜1内部分成多个空间，以放置电池模组2和双向变流器3，

在所述分隔架16上还设置有滑片161，所述滑片161在电池模组和双向变流器安装和取出时起到导向作用。

在所述分隔架16与柜体侧面12之间还设置有支撑架17，所述支撑架17为柱状结构，垂直连接在分隔架16上，

在本实用新型中，在所述机柜1的柜门侧还设置有防脱装置 18，使得电池模组2和双向变流器3不会从分隔架16柜门侧滑出，所述防脱装置18优选为可旋拧的椭圆状结构，

进一步地，在所述机柜1靠近机柜后门处还设置有端子台19，所述端子台19上具有插拔端子母头191。

所述电池模组2、双向变流器3置于分隔架16上，电池模组2 为箱体结构，一面具有电池组把手21，便于搬运，其内部设置有电芯22，所述电芯22为磷酸铁锂电池，电芯22通过串联、并联或串并联组合的方式相互连接，并通过电缆与均衡模块23连接，均衡模块23又通过电缆连接于插拔端子公头24上。

在一个优选的实施方式中，所述电芯22为磷酸铁锂电池，不仅降低了发电柜的成本，还节能减排，实现了资源再利用，避免了传统油机的使用燃料要求高以及资源浪费的问题，有利于环境保护。

在所述分隔架16上还设置有空开4，以对发电柜进行过流保护，所述空开4为长方体结构，其靠近机柜后门侧具有空开接入端41，空开接入端41通过电缆与插拔端子母头191相连，

在所述空开4靠近柜门侧具有空开接出端42，在所述双向变流器3靠近柜门侧具有变流器接线端子31，空开接出端42通过电缆与变流器接线端子31相连，在所述双向变流器3靠近柜门侧还设置有对外接线端子32，以与外界系统相连。

在本实用新型中，所述双向变流器3可以为DC/DC双向变流器，也可以是AC/DC双向变流器，

当双向变流器3为DC/DC双向变流器时，能够应用于两个直流电系统之间作频繁双向能量交换的场合，例如应用于通讯机房，

当双向变流器3为AC/DC双向变流器时，能够应用于公共电网的供电场合，例如通讯机房，380V交流电网供电系统。

本实用新型所提供的发电柜具有以下有益效果：

(1)根据本实用新型提供的发电柜工作时产生的噪音不超过70dB，实现了高效、无噪音发电，可以应用在所有汽油发电机无法进入的场景；

(2)根据本实用新型提供的发电柜模块化设计，方便安装拆卸及搬运等操作，寿命长、灵活度高；

(3)根据本实用新型提供的发电柜可实现无人值守，远程控制；

(4)根据本实用新型提供的发电柜采用磷酸铁锂电池，充放电过程中不产生任何气体及其他有害物质，起到节能减排，资源再利用的效果。

附图说明

图1示出根据本实用新型一种优选实施方式的发电柜结构示意图；

图2示出根据本实用新型一种优选实施方式的发电柜结构示意图；

图3示出根据本实用新型一种优选实施方式的发电柜结构示意图；

图4示出根据本实用新型一种优选实施方式的万向脚轮结构示意图；

图5示出根据本实用新型一种优选实施方式的发电柜结构示意图；

图6示出根据本实用新型一种优选实施方式的电池模组结构示意图；

图7示出根据本实用新型一种优选实施方式的发电柜组结构示意图；

图8示出根据本实用新型一种优选实施方式的双向DCDC 充电系统框图；

图9示出根据本实用新型一种优选实施方式的双向DCDC 放电系统框图；

图10示出根据本实用新型一种优选实施方式的双向DCDC 的电路图；

图11示出根据本实用新型一种优选实施方式的双向DCAC 系统框图。

附图标号说明：

1-机柜；

11-柜门；

111-门把手；

112-通风口；

113-护板；

12-柜体侧面；

121-侧部把手；

13-顶部把手；

14-机柜后门；

141-螺孔；

15-通孔；

16-分隔架；

161-滑片；

162-档板；

17-支撑架；

18-防脱装置；

19-端子台；

191-插拔端子母头；

120-万向脚轮；

1201-万向轮；

1202-刹车部；

2-电池模组；

21-电池组把手；

22-电芯；

23-均衡模块；

24-插拔端子公头；

25-S型热感应气溶胶灭火设备；

26-滑轮；

27-电池组上把手；

3-双向变流器；

31-变流器接线端子；

32-外接线端子；

33-触摸屏

4-空开；

41-空开接入端；

42-空开接出端；

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本实用新型进一步详细说明。通过这些说明，本实用新型的特点和优点将变得更为清楚明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

根据本实用新型提供的由磷酸铁锂电池和双向交流器组成的静音发电机柜，如图1所示，该发电机柜包括机柜1，电池模组2和双向变流器3，

所述机柜1具有可拆卸的柜门11，在柜门11上设置有门把手 111，柜门11上部具有通风口112，以利于发电柜工作时进行散热，延长电池模组2和双向变流器3的使用寿命，

在一个优选的实施方式中，所述门把手111为门锁，使得柜门11可以锁住，以保护柜体1内部各部件，

在一个优选的实施方式中，所述通风口112上方和侧面具有凸出的护板113，起到防水作用，通风口112具有多个，均匀分布在柜门11的上部。

在本实用新型中，所述柜门11两侧为柜体侧面12，在柜体侧面12上设置有侧部把手121，优选地，所述侧部把手121为多个，分散在两个柜体侧面12上，以方便双人搬运。

进一步地，在机柜1顶部还具有顶部把手13，使得单人能够对机柜1进行推拉操作。

柜门11的对侧为可拆卸的机柜后门14，以方便机柜内部电池模组2和双向变频器3的安装，机柜后门14上设置有门锁，以保护内部各部件，如图2所示，所述机柜后门14上部设置有通风口112，并与柜门11通风口112位置相对应，使得机柜1的散热效果更好，

在一个优选的实施方式中，在所述机柜后门14上还设置有螺孔141，以将机柜后门14固定在机柜1上。

在机柜1底部设置有通孔15，如图3所示，通孔15一方面便于机柜1内部散热，另一方面使得在机柜1意外进水时，机柜1 内的水能够快速排出，避免发电柜出现短路等异常。

在本实用新型中，所述机柜1底部还设置有万向脚轮120，以方便发电柜的搬运，

优选地，所述万向脚轮120，如图4所示，包括万向轮1201 和刹车部1202，当发电柜移动至合适位置后，踩下刹车部1202 后即可实现发电柜的固定，扳起刹车部1202则可实现发电柜的移动。

在一个优选地实施方式中，所述机柜高度小于1.1米，宽度小于0.5米，长度小于0.8米，使得机柜1在配合万向脚轮120的情况下能够轻松的移动。

在本实用新型中，在所述机柜1内部设置有分隔架16，所述分隔架16将机柜1内部分成多个空间，以放置电池模组2和双向变流器3。

优选地，如图3所示，所述分隔架16为角铁状结构，对称的分布在两个柜体侧面12上，相较于平板状结构，角铁状结构能够减少电池模组2和双向变流器3与分隔架16接触面积，更利于散热。

优选地，所述分隔架16上还设置有滑片161，以在安装及拆卸电池模组和双向变流器时起到导向作用。

进一步地，在所述分隔架16靠近机柜后门侧设置有档板162，以避免电池模组2滑出分隔架16。

在一个优选的实施方式中，所述分隔架16与柜体侧面12之间还设置有支撑架17，所述支撑架17为柱状结构，垂直连接在分隔架16上，用于加强分隔架16与柜体侧面12的机械强度，提高发电柜的稳定性，

优选地，所述支撑架17具有4个，分布在柜体侧面12的边缘位置，如图3所示。

在本实用新型中，在所述机柜1的柜门侧还设置有防脱装置 18，使得电池模组2和双向变流器3不会从分隔架16柜门侧滑出，

在一种优选地实施方式中，如图3所示，防脱装置18为可旋拧的椭圆状结构，在电池模组2或双向变流器3安装后，可旋拧防脱装置18，使得其部分遮挡住机柜1内部空间，进而能够将电池模组2或双向变流器3固定在分隔架16上，如图5所示，

在所述机柜1靠近机柜后门处还设置有端子台19，如图3所示，所述端子台19上具有插拔端子母头191，端子台19上具有线缆，将插拔端子母头191串联或并联在一起。

所述电池模组2、双向变流器3置于分隔架16上，如图5所示，进一步地，所述电池模组2可以有多个，使用时，可以根据实际使用要求选择电池模组2的数量。

电池模组2为箱体结构，一面具有电池组把手21，以便于搬运，其内部设置有电芯22，所述电芯22为磷酸铁锂电池，如图6 所示，电芯22通过串联、并联或串并联组合的方式相互连接，并通过电缆与均衡模块23连接，均衡模块23又通过电缆连接于插拔端子公头24上，如图6所示，

进一步地，所述插拔端子公头24与插拔端子母头191型号相对应，使得电池模组2与端子台19相连，

更进一步地，插拔端子公头24与插拔端子母头191位置相对应，使得在安装过程中，只需在滑片161导向作用下，无需人为对正即可实现插拔端子公头24与插拔端子母头191的对接。

在一个优选的实施方式中，所述电池模组2底部还设置有滑轮26，以减少电池模组装入及取出时与分隔架16间的摩擦力，便于安装和拆卸。

进一步地，在所述电池模组2内部还设置有S型热感应气溶胶灭火设备25，以防止火灾意外的发生。

所述电芯22为磷酸铁锂电池，不仅降低了发电柜的成本，还节能减排，实现了资源再利用，避免了传统油机的使用燃料要求高以及资源浪费的问题，有利于环境保护。

在本实用新型中，优选单个重量不大于50千克、长度不大于0.71米的电池模组2，以方便组装及运输。

在所述分隔架16上还设置有空开4，以对发电柜进行过流保护，如图5所示，所述空开4为长方体结构，优选置于双向变流器3上方，其靠近机柜后门侧具有空开接入端41，如图7所示，空开接入端41通过电缆与插拔端子母头191相连，

在所述空开4靠近柜门侧具有空开接出端42，如图5所示，在所述双向变流器3靠近柜门侧具有变流器接线端子31，空开接出端42通过电缆与变流器接线端子31相连，

进一步地，所述双向变流器3上还具有触摸屏33，以设置相关参数，

在所述双向变流器3靠近柜门侧还设置有对外接线端子32，以与外界系统相连。

在本实用新型中，所述双向变流器3可以为DC/DC双向变流器，也可以是AC/DC双向变流器，双向变流器工作时产生的噪音小于70dB,与传统油机噪音95-120dB相比，营造了良好的工作环境。

当双向变流器3为DC/DC双向变流器时，能够应用于两个直流电系统之间作频繁双向能量交换的场合，例如应用于通讯机房，

如图8、图9所示，当通讯机房供电正常时，通讯机房电源可给发电柜充电，通信机房开关电源48V作为其输入侧源，通过滤波电路，并通过BOOST电路进行升压，而后经高频变压器斩波，实现输入输出侧电气隔离，最后经过BUCK降压电路控制环节将电压控制到需要的大小，进而对电池模组2进行充电管理，并可对不同类型，不同电压等级的蓄电池进行精确化、三段式充电管理，采用此种电路结构，其转换效率可达到95％以上。

当通讯机房供电异常时，发电柜可对通讯机房进行供电，电池模组2作为DC/DC双向变流器输入侧源，经过BOOST升压电路进行升压，后经过高频变压器斩波，再经过BUCK降压电路降压，最后通过滤波电路完成滤波，将不同等级的电压转化为恒定48V直流母线电压供通讯机房用，具体电路图如图10所示。

当双向变流器3为AC/DC双向变流器时，能够应用于公共电网的供电场合，例如380V交流电网供电系统，

当380V公共电网供电正常时，公共电网电源可给发电柜充电，如图11所示，首先通过硬件电路中的电流采样调理电路、电压采样调理电路、网侧电压相位检测电路采集三相电网电压电流、直流母线电压、电池电压和电池电流，将采样得到的信息经过电压clark、park变换电路，电流clark、park变换电路，ipark变换电路，传递给DSP，由DSP内部AD转化为数字量，传递给空间矢量脉宽调制发生器。当空间矢量脉宽调制发生器接收到上位机或者其触摸屏33给定的参数后，经过前级的PWM整流，实现对直流母线电压的控制，再经过后级交错并联脉冲发生器进行交错并联buck变换，经过两次控制，即可输出恒压限流，从而完成对电池模组2的充电过程，

其中，所述上位机为带有通讯功能的的模块，可进行远程控制。

当380V公共电网供电不足时，发电柜可补充公共电网，对公共电网进行放电，首先通过硬件电路中的电流采样调理、电压采样调理、网侧电压相位检测采集三相电网电压电流、直流母线电压、电池电压和电池电流，将采样得到的信息经过电压clark、park变换，电流clark、park变换，ipark变换，传递给DSP，由DSP内部AD转化为数字量，传递给空间矢量脉宽调制发生器。电池模组2输出电流通过交错并联脉冲发生器进行交错并联 boost变换，将48V电池电压泵升为750V的直流母线电压，当空间矢量脉宽调制发生器接收到上位机或者触摸屏33给定的参数后，经过PWM逆变，实现单位功率因数并网，

进一步地，还可以通过设定空间矢量脉宽调制发生器接受参数为无功电压的方式，实现对电网无功支承。

当380V公共电网无法供电时，发电柜可进行离网发电，电池模组2输出电流通过交错并联脉冲发生器进行交错并联boost 变换，将48V电池电压泵升为750V的直流母线电压，空间矢量脉宽调制发生器需要的相位角参数由斜坡函数产生，其余参数由上位机或者触摸屏33给定，即可实现对负载进行380V供电。

电池组经由双向变流器充放电管控时，不产生任何气体及其他有害物质，达到保护环境的目的。

以上结合了优选的实施方式对本实用新型进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本实用新型进行多种替换和改进，这些均落入本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种由磷酸铁锂电池和双向变流器组成的静音发电柜，其特征在于，该发电柜包括机柜(1)、电池模组(2)、双向变流器(3)，

所述机柜(1)设置有柜门(11)，柜门(11)两侧为柜体侧面(12)，在柜门(11)对侧设置有可拆卸的机柜后门(14)，

在所述机柜(1)上设置有把手，在机柜(1)底部设置有万向脚轮(120)，

在所述机柜(1)上设置有通风口，以便机柜(1)更快散热，

所述电池模组(2)和双向变流器(3)为箱体结构，安装在机柜(1)中并通过电缆相连。

2.根据权利要求1所述的发电柜，其特征在于，

在所述柜门(11)上设置有门把手(111)，

在柜体侧面(12)上设置有侧部把手(121)，

在机柜(1)顶部具有顶部把手(13)。

3.根据权利要求1所述的发电柜，其特征在于，

所述机柜(1)内部设置有分隔架(16)，将机柜(1)内部分成多个空间，以使机柜(1)内部放置双向变流器(3)和多个电池模组(2)，

在所述分隔架(16)上还设置有滑片(161)，在电池模组和双向变流器安装和取出时起到导向作用，

在所述分隔架(16)与柜体侧面(12)之间还设置有支撑架(17)，所述支撑架(17)为柱状结构，垂直连接在分隔架(16)上，增大分隔架(16)与柜体侧面(12)的机械强度。

4.根据权利要求1所述的发电柜，其特征在于，

在所述柜门(11)上部设置有通风口(112)，

在所述机柜后门(14)上部设置有通风口(112)，

在所述机柜(1)底部设置有通孔(15)。

5.根据权利要求1所述的发电柜，其特征在于，

在所述机柜(1)的柜门侧还设置有防脱装置(18)，防止电池模组(2)和双向变流器(3)从分隔架(16)柜门侧滑出。

6.根据权利要求1所述的发电柜，其特征在于，

在所述机柜(1)靠近机柜后门处还设置有端子台(19)，在所述端子台(19)上具有插拔端子母头(191)，

在分隔架(16)上设置有空开(4)，所述空开(4)为长方体结构，在其靠近机柜后门侧具有空开接入端(41)，空开接入端(41)通过电缆与插拔端子母头(191)相连，在所述空开(4)靠近柜门侧具有空开接出端(42)，

在所述双向变流器(3)靠近柜门侧具有变流器接线端子(31)，并通过电缆与空开接出端(42)相连，在所述双向变流器(3)靠近柜门侧还设置有对外接线端子(32)，与外界系统相连。

7.根据权利要求6所述的发电柜，其特征在于，

所述电池模组(2)具有电池组把手(21)，内部设置有电芯(22)，所述电芯(22)为磷酸铁锂电池，电芯(22)通过串联、并联或串并联组合的方式相互连接，并通过电缆与均衡模块(23)连接，均衡模块(23)通过电缆连接于插拔端子公头(24)上，

所述插拔端子公头(24)与插拔端子母头(191)型号相对应，使得电池模组(2)与端子台(19)相连。

8.根据权利要求7所述的发电柜，其特征在于，

所述电芯(22)为磷酸铁锂电池。

9.根据权利要求1至6之一所述的发电柜，其特征在于，

所述双向变流器(3)为DC/DC双向变流器，所述双向变流器(3)具有滤波电路、BOOST电路、高频变压器和BUCK降压电路，使得其能够在两个直流电系统之间做双向能量交换。

10.根据权利要求1至6之一所述的发电柜，其特征在于，

所述双向变流器(3)为AC/DC双向变流器，具有上位机或触摸屏(33)，在所述双向变流器(3)中设置有电流采样调理电路、电压采样调理电路、网侧电压相位检测电路、电压clark、park变换电路，电流clark、park变换电路，ipark变换电路、空间矢量脉宽调制发生器、PWM整流电路和交错并联脉冲发生器，使得其能够在公共电网中进行充放电。

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