CN210724294U - 一种多通道电源供电设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多通道电源供电装置，包括与负载连接的储能模块；N个前端输入模块；电源控制模块，包括充电输出电路以及用于输出直流信号的电压变换电路，充电输出电路包括前开关单元以及后开关单元，电压变换电路的输入端与N个前端输入模块的输出端相连接，电压变换电路的输出端通过前开关单元与储能模块相连接；储能模块通过后开关单元与负载相连接；本实用新型通过多个前端输入装置经过电压变换电路整流除噪后给储能模块充电，储能模块具有两个储能单元，两个储能单元通过一个充电时，另一个储能单元放电来给负载轮换供电，减少了单一供电方式受环境影响形成的干扰和输出功率波动，保证向负载输出的电压信号的低噪声。
Description
技术领域
本实用新型涉及供电领域，尤其是一种多通道电源供电设备。
背景技术
在现代化的电力供应体系下，“智能电网”已经成为未来电力工业发展的重要内容，其要求电网具有实时监控和分析系统当前状态的能力，最终实现电网的安全、平稳、高效地动行；高压电缆由于不占用土地资源，近年来使用量正逐年上升；然而，在实际运用中，高压地下电缆敷设不规则、绝缘老化、散热条件不佳、负荷过重，缆芯时常出现严重的发热和升温现象，这种现象对电缆安全运行构成严重威胁；因此，需要在高压地下电缆接头或表面附近安装大量的监测设备，对高压电缆进行在线实时监测；由于高压电缆分布面积广阔且大量位于郊外或地下，使得为这些监测设备供能的电源获取不易；而且，单独使用电池供能只能为低功耗的高压电缆监测设备供电一段时间，当监测设备需要进行高速采集和大量数据传输时，仅靠电池供电不可行。
目前，通常根据现场环境，从现场获取能量给监测设备提供电源，比较常选用的方式是太阳能电池供电或CT感应电源供电；但是这种采用单一的供电方式供电具有如下缺点导致监测设备不能可靠可控的运行，通用性较差：1）受天气影响，输出功率波动（例如太阳能电池供电受天气影响较大）； 2）输出电源干扰大，影响测量精度（例如CT感应取电受一次侧电流大小的影响，会出现输出功率波动，输出电源干扰大等情况）；3）当前端电源不足时，监测设备在线率不高，或者在线时间比较随机，因此需要寻找一种能够解决此类问题的方法。
实用新型内容
有鉴于此，需要克服现有技术中的上述缺陷中的至少一个，本实用新型提供了一种多通道电源供电设备，包括与负载连接的储能模块；N个前端输入模块；电源控制模块，包括充电输出电路以及用于输出直流信号的电压变换电路，所述充电输出电路包括前开关单元以及后开关单元，所述电压变换电路的输入端与所述N个前端输入模块的输出端相连接，所述电压变换电路的输出端通过所述前开关单元与所述储能模块相连接；所述储能模块通过所述后开关单元与所述负载相连接。
根据本专利背景技术中对现有技术所述，采用单一的供电方式供电受天气影响，输出功率波动，输出电源干扰大，影响监测设备的测量精度；而本实用新型公开的多通道电源供电设备，通过多个前端输入装置先给储能模块供电，再通过储能模块给负载充电，保证电源充足并避免了天气以及输出功率波动影响，提高了系统的稳定性和适用性。
另外，根据本实用新型公开的一种多通道电源供电设备还具有如下附加技术特征：
进一步地，N个所述前端输入装置为相同或不同类型的电源模块，每个所述前端输入装置可以为220V市电接入或太阳能电池板或感应CT装置等。
进一步地，所述储能模块由两个储能单元构成；所述后开关单元包括后一开关单元和后二开关单元，所述电压变换电路的输出端通过所述前开关单元与两个所述储能单元分别连接，且使两个所述储能单元中至少一个与所述电压变换电路处于断开状态；两个所述储能单元分别通过所述后一开关单元与所述后二开关单元与所述负载相连接。
更进一步地，所述储能单元为蓄电池或者由多个并联的蓄电池构成。
更进一步地，第一储能单元和第二储能单元均为硅能电池。
进一步地，所述前开关单元为双刀双掷继电器；所述后一开关单元和所述后二开关单元均为双刀单掷继电器。
更进一步地，所述充电输出电路还包括用于在一个所述储能单元与所述电压变换电路闭合连通时，通过控制前开关单元、后一开关单元以及后二开关单元使该储能单元作为充电单元与所述负载断开的充电输出控制单元，从而只能通过另外一个所述储能单元作为供电单元对所述负载供电。
充电输出控制电路为乒乓工作模式，通过充电输出电路控制前开关单元和后开关单元的切换，当对其中一个储能单元进行充电时，只能通过另一个储能设备进行放电，电压变换电路与作为供电单元的储能单元在电气上是完全隔离的，从而就解决了前端变换电路的干扰对后端负载供电的影响问题，同时，利用两个储能单元进行轮换工作，提高了储能设备的使用寿命。
进一步地，所述电源控制模块还包括第三储能单元，所述电压变换电路的输出端与所述前开关单元以及所述第三储能单元分别相连接。
当电压变换电路正常工作输出平稳的电压后，给第三储能单元进行充电，使第三储能单元充电达到一个的电压值；当前端输入装置的输出电量不足时，可以通过第三储能单元对电源控制模块供电。
进一步地，所述第三储能单元为超级电容。
进一步地，所述电源控制模块还包括测量电路以及与该测量电路通信连接的主控制电路通信连接的主控制电路，所述测量电路用于测量所述电压变换电路的输出端、所述储能模块的输出端和所述超级电容的参数值并发送给所述主控制电路；所述主控制电路具有主控单元，所述主控单元根据所述电压变换电路的输出端、所述储能模块的输出端和所述超级电容的参数值控制所述储能模块对所述负载的供电模式；所述主控单元还根据所述电压变换电路的输出端、所述储能模块的输出端和所述超级电容的参数值计算所述储能模块充电至预定储能所需要的时间，所述预定储能是指储能模块向所述负载供电使负载工作预定时间所需要的能量。
更进一步地，所述供电模式包括持续供电以及间歇供电。
所述主控单元根据测量电路测得的参考值判断N个所述前端输入装置输出的电量是否充足，当电量充足时，所述主控单元通过控制所述充电输出电路控制所述储能模块以一个储能单元充电，另一个储能单元对负载供电的形式对负载进行持续供电；在电量不充足时，控制所述储能模块对负载进行间隔供电，例如，对负载供电的储能单元的储能量过低，另一个储能单元尚未充电至预定值时，先停止对负载充电，等进行充电动作的储能单元充电至预定值时再将该充电的储能单元与电压变换电路断开并与负载连通。
更进一步地，所述参数值为电压电流值。
更进一步地，所述主控单元为微控制器。
更进一步地，所述电源控制模块还包括用于实现所述主控单元与所述负载之间数据通信的通信电路；所述主控单元在所述储能模块对所述负载停止供电前的预定时间内通过所述通信电路向所述负载发送停止供电信号；当所述负载需要根据预设工作模式工作时，也可以通过所述通信电路，将所述预设工作模式发送给所述主控单元。
更进一步地，所述通信电路为RJ45接口或者RS485接口。
进一步地，所述电压变换电路具有分别与N个所述前端输入模块的输出端对应连接的N个电压变换通道以及与该N个电压变化通道的输出端相连接用于对所述N个电压变化通道输出的电压进行稳流除噪的DC/DC隔离模块；所述电压变化通道包括串联的泄放保护电路、整流电路、稳压电路以及二极管。
在前端输入装置的电压或电流过高时，通过泄放电路能够对该电压或电流进行泄放，以保护位于其后端的电路；整流电路能够将前端输入装置输入的交流信号变换成直流信号，如果前端输入装置的输入信号为直流信号（如接入的是太阳能电池板），整流电路仍将其转换为直流信号；稳压电路对整流后的直流信号进一步进行滤波、稳压处理；再利用二极管的单向导电性，对各个通道之间进行隔离；最后多路通道信号都作为DC/DC隔离模块的输入端，经过DC/DC隔离模块隔离脉动信号以及现场的干扰信号，输出一个稳定的直流输出电压。
更进一步地，所述直流输出电压为12V或24V。
本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本实用新型提供的多通道电源供电设备的原理示意图；
图2为本实用新型提供的电源控制模块的结构框图；
图3为本实用新型的充电输出电路的连接原理图；以及
图4为本实用新型的电压变换电路的连接原理图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件；下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“横”、“竖”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
本实用新型的构思如下，多个前端输入装置经过电压变换电路整流除噪后给储能模块充电，储能模块具有两个储能单元，两个储能单元通过一个充电时，另一个储能单元放电来给负载轮换供电，减少了单一供电方式受环境影响形成的干扰和输出功率波动，保证向负载输出的电压信号的低噪声以及稳定性。
图1为本实用新型提供的多通道电源供电设备的原理示意图；图2为本实用新型提供的电源控制模块的结构框图；图3为本实用新型的充电输出电路的连接原理图；以及图4为本实用新型的电压变换电路的连接原理图。
如图所示，根据本实用新型的实施例，多通道电源供电设备，包括与负载连接的储能模块；N个前端输入模块；电源控制模块，包括充电输出电路以及用于输出直流信号的电压变换电路，所述充电输出电路包括前开关单元以及后开关单元，所述电压变换电路的输入端与所述N个前端输入模块的输出端相连接，所述电压变换电路的输出端通过所述前开关单元与所述储能模块相连接；所述储能模块通过所述后开关单元与所述负载相连接。
根据本专利背景技术中对现有技术所述，采用单一的供电方式直接给负载供电受天气影响，输出功率波动，输出电源干扰大，影响监测设备的测量精度；而本实用新型公开的多通道电源供电设备，通过多个前端输入装置先给储能模块供电，再通过储能模块给负载充电，保证电源充足并避免了天气以及输出功率波动影响，提高了系统的稳定性和适用性。
另外，根据本实用新型公开的一种多通道电源供电设备还具有如下附加技术特征：
根据本实用新型的一些实施例，N个所述前端输入装置为相同或不同类型的电源模块，每个所述前端输入装置可以为220V市电接入或太阳能电池板或感应CT装置等，如图1所示。
根据本实用新型的一个实施例，所述前端输入装置的数量为3个，3个所述前端输入装置分别为220V市电接入、太阳能电池板以及感应CT装置。
根据本实用新型的一些实施例，所述储能模块由两个储能单元构成；所述后开关单元包括后一开关单元和后二开关单元，所述电压变换电路的输出端通过所述前开关单元与两个所述储能单元分别连接，且使两个所述储能单元中至少一个与所述电压变换电路处于断开状态；两个所述储能单元分别通过所述后一开关单元与所述后二开关单元与所述负载相连接，如图3所示。
根据本实用新型的一些实施例，所述储能单元为蓄电池或者由多个并联的蓄电池构成。
根据本实用新型的一个实施例，第一储能单元和第二储能单元均为硅能电池，如图3所示。
根据本实用新型的一个实施例，所述前开关单元为双刀双掷继电器；所述后一开关单元和所述后二开关单元均为双刀单掷继电器，如图3所示。
根据本实用新型的一些实施例，所述充电输出电路还包括用于在一个所述储能单元与所述电压变化单元闭合连通时，通过控制前开关单元、后一开关单元以及后二开关单元使该储能单元作为充电单元与所述负载断开的充电输出控制单元，从而只能通过另外一个所述储能单元作为供电单元对所述负载供电。
充电输出控制电路为乒乓工作模式，通过充电输出电路控制前开关单元和后开关单元的切换，当对其中一个储能单元进行充电时，只能通过另一个储能设备进行放电，电压变换电路与作为供电单元的储能单元在电气上是完全隔离的，从而就解决了前端变换电路的干扰对后端负载供电的影响问题，同时，利用两个储能单元进行轮换工作，提高了储能设备的使用寿命。
根据本实用新型的一些实施例，所述电源控制模块还包括第三储能单元，所述电压变换电路的输出端与所述前开关单元以及所述第三储能单元分别相连接，如图2所示。
当电压变换电路正常工作输出平稳的电压后，电压变换电路的输出端给第三储能单元进行充电，使第三储能单元充电达到一个的电压值；当前端输入装置的输出电量不足时，可以通过第三储能单元对电源控制模块供电。
根据本实用新型的一个实施例，所述第三储能单元为超级电容，如图3所示。
根据本实用新型的一些实施例，所述电源控制模块还包括测量电路以及与该测量电路通信连接的主控制电路，所述测量电路用于测量所述电压变换电路的输出端、所述储能模块的输出端和所述超级电容的参数值并发送给所述主控制电路；所述主控制电路具有主控单元，所述主控单元根据所述电压变换电路的输出端、所述储能模块的输出端和所述超级电容的参数值控制所述储能模块对所述负载的供电模式；所述主控单元还根据所述电压变换电路的输出端、所述储能模块的输出端和所述超级电容的参数值计算所述储能模块充电至预定储能所需要的时间，所述预定储能是指储能模块向所述负载供电使负载工作预定时间所需要的能量。
根据本实用新型的一些实施例，所述供电模式包括持续供电以及间歇供电。
所述主控单元根据测量电路测得的参考值判断N个所述前端输入装置输出的电量是否充足，当电量充足时，所述主控单元通过控制所述充电输出电路控制所述储能模块以一个储能单元充电，另一个储能单元对负载供电的形式对负载进行持续供电；在电量不充足时，控制所述储能模块对负载进行间隔供电，例如，对负载供电的储能单元的储能量过低，另一个储能单元尚未充电至预定值时，先停止对负载充电，等进行充电动作的储能单元充电至预定值时再将该充电的储能单元与电压变换电路断开并与负载连通，同时再对另一个储能单元充电。
根据本实用新型的一个实施例，所述参数值为电压电流值。
根据本实用新型的一个实施例，所述主控单元为微控制器。
根据本实用新型的一些实施例，所述电源控制模块还包括用于实现所述主控单元与所述负载之间数据通信的通信电路；所述主控单元在所述储能模块对所述负载停止供电前的预定时间内通过所述通信电路向所述负载发送停止供电信号；当所述负载需要根据预设工作模式工作时，也可以通过所述通信电路，将所述预设工作模式发送给所述主控单元，如图2所示。
根据本实用新型的一个实施例，所述通信电路为RJ45接口或者RS485接口。
根据本实用新型的一些实施例，所述电压变换电路具有分别与N个所述前端输入模块的输出端对应连接的N个电压变换通道以及与该N个电压变化通道的输出端相连接用于对所述N个电压变化通道输出的电压进行稳流除噪的DC/DC隔离模块；所述电压变化通道包括串联的泄放保护电路、整流电路、稳压电路以及二极管，如图4所示。
在前端输入装置的电压或电流过高时，通过泄放电路能够对该电压或电流进行泄放，以保护位于其后端的电路；整流电路能够将前端输入装置输入的交流信号变换成直流信号，如果前端输入装置的输入信号为直流信号（如接入的是太阳能电池板），整流电路仍将其转换为直流信号；稳压电路对整流后的直流信号进一步进行滤波、稳压处理；再利用二极管的单向导电性，对各个通道之间进行隔离；最后多路通道信号都作为DC/DC隔离模块的输入端，经过DC/DC隔离模块隔离脉动信号以及现场的干扰信号，输出一个稳定的直流输出电压。
根据本实用新型的一个实施例，所述直流输出电压为12V或24V。
任何提及“一个实施例”、“实施例”、“示意性实施例”等意指结合该实施例描述的具体构件、结构或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例中；在本说明书各处的该示意性表述不一定指的是相同的实施例；而且，当结合任何实施例描述具体构件、结构或者特点时，所主张的是，结合其他的实施例实现这样的构件、结构或者特点均落在本领域技术人员的范围之内。
尽管参照本实用新型的多个示意性实施例对本实用新型的具体实施方式进行了详细的描述，但是必须理解，本领域技术人员可以设计出多种其他的改进和实施例，这些改进和实施例将落在本实用新型原理的精神和范围之内；具体而言，在前述公开、附图以及权利要求的范围之内，可以在零部件和/或者从属组合布局的布置方面作出合理的变型和改进，而不会脱离本实用新型的精神；除了零部件和/或布局方面的变型和改进，其范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种多通道电源供电设备，其特征在于，包括:
与负载连接的储能模块；
N个前端输入模块；
电源控制模块，包括充电输出电路以及用于输出直流信号的电压变换电路，所述充电输出电路包括前开关单元以及后开关单元，所述电压变换电路的输入端与所述N个前端输入模块的输出端相连接，所述电压变换电路的输出端通过所述前开关单元与所述储能模块相连接；所述储能模块通过所述后开关单元与所述负载相连接。
2.根据权利要求1所述的一种多通道电源供电设备，其特征在于，所述储能模块由两个储能单元构成；所述后开关单元包括后一开关单元和后二开关单元，所述电压变换电路的输出端通过所述前开关单元与两个所述储能单元分别连接，且使两个所述储能单元中至少一个与所述电压变换电路处于断开状态；两个所述储能单元分别通过所述后一开关单元与所述后二开关单元与所述负载相连接。
3.根据权利要求2所述的一种多通道电源供电设备，其特征在于，所述前开关单元为双刀双掷继电器；所述后一开关单元和所述后二开关单元均为双刀单掷继电器。
4.根据权利要求2所述的一种多通道电源供电设备，其特征在于，所述充电输出电路还包括用于在一个所述储能单元与所述电压变换电路处于闭合连通时，通过控制前开关单元、后一开关单元以及后二开关单元使该储能单元与所述负载断开的充电输出控制单元。
5.根据权利要求2所述的一种多通道电源供电设备，其特征在于，所述电源控制模块还包括用于测量所述电压变换电路的输出端和所述储能模块的输出端的参数值的测量电路以及与该测量电路通信连接的主控制电路，所述主控制电路具有根据所述电压变换电路的输出端和所述储能模块的输出端的参数值控制所述储能模块对所述负载的供电模式的主控单元。
6.根据权利要求5所述的一种多通道电源供电设备，其特征在于，所述电源控制模块还包括用于实现所述主控单元与所述负载之间数据通信的通信电路。
7.根据权利要求6所述的一种多通道电源供电设备，其特征在于，所述通信电路为RJ45接口或者RS485接口。
8.根据权利要求1所述的一种多通道电源供电设备，其特征在于，所述电源控制模块还包括第三储能单元，所述电压变换电路的输出端与所述前开关单元以及所述第三储能单元分别相连接。
9.根据权利要求8所述的一种多通道电源供电设备，其特征在于，所述第三储能单元为超级电容。
10.根据权利要求1所述的一种多通道电源供电设备，其特征在于，所述电压变换电路具有分别与N个所述前端输入模块的输出端对应连接的N个电压变换通道以及与该N个电压变化通道的输出端相连接用于对所述N个电压变化通道输出的电压进行稳流除噪的DC/DC隔离模块；所述电压变化通道包括串联的泄放保护电路、整流电路、稳压电路以及二极管。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201921375818.6U CN210724294U (zh) | 2019-08-23 | 2019-08-23 | 一种多通道电源供电设备 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201921375818.6U CN210724294U (zh) | 2019-08-23 | 2019-08-23 | 一种多通道电源供电设备 |
Publications (1)
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| CN210724294U true CN210724294U (zh) | 2020-06-09 |
Family
ID=70931528
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201921375818.6U Active CN210724294U (zh) | 2019-08-23 | 2019-08-23 | 一种多通道电源供电设备 |
Country Status (1)
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-
2019
- 2019-08-23 CN CN201921375818.6U patent/CN210724294U/zh active Active
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