CN212751794U - 一种直流系统柔性安全供电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种直流系统柔性安全供电装置，所述装置串联在插座的电源输入线路上或插座内电源的输出线路上或用电设备的电源输入线路上；所述装置包括控制器以及与控制器控制信号输出端连接的执行器件，执行器件串联在插座的电源输入线路上或插座内电源的输出线路上或用电设备的电源输入线路上。本实用新型直流系统柔性安全供电装置不仅能够实现直流用电设备与各电压等级的直流电源进行电压匹配，而且还能在用电设备开关开断时实现快速灭弧。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种直流系统柔性安全供电装置。
背景技术
直流系统由于易于接纳分布式电源发电以及自身具备的高效率、低损耗等诸多优势已经受到了越来越多的关注，应用范围不断扩大。近年来，越来越多的建筑也开始了直流电的使用。
然而在应用过程中，由于直流电没有过零点，直流电器在插拔过程中极易产生电弧，从而造成设备损坏和人身安全隐患。现有的灭弧方法包括机械灭弧法、磁吹灭弧法、栅片灭弧法等，但此类方法所需的装置结构较为复杂，不适合常规的直流电器或元件使用。
实用新型内容
实用新型目的：本实用新型所要解决的技术问题是提供一种直流系统柔性安全供电装置，该装置不仅能够实现直流用电设备与各电压等级的直流电源进行电压匹配，而且还能在用电设备开关开断时实现快速灭弧。
技术方案：本实用新型所述的直流系统柔性安全供电装置，所述装置串联在插座的电源输入线路上或插座内电源的输出线路上或用电设备的电源输入线路上；所述装置包括控制器以及与控制器控制信号输出端连接的执行器件，执行器件串联在插座的电源输入线路上或插座内电源的输出线路上或用电设备的电源输入线路上。
其中，所述控制器包括控制芯片以及与控制芯片连接的外围电路、电源转换电路和信号驱动电路，电源转换电路将直流电转换成控制芯片所需的工作电压。
其中，所述信号驱动电路包括光耦OP1以及三极管Q2和三极管Q3，控制芯片输出的控制信号通过R13、R14输入光耦OP1的一次侧，通过光耦OP1二次侧的三极管Q2和三极管Q3的导通来产生执行器件的驱动信号。
其中，所述执行器件为可控型半导体开关。
其中，所述可控型半导体开关包括绝缘栅双极型晶体管和场效应晶体管。
其中，所述外围电路包括按键输入电路、显示电路和报警指示电路。
有益效果：本实用新型装置基于直流斩波技术，能够使串联在插座的电源输入线路上或插座内电源的输出线路上或用电设备的电源输入线路上的执行器件在对应的占空比下使原先没有过零点的直流电以一定频率产生电压和电流零点，利用电压电流零点在直流用电设备开关开断时阻断电弧，从而解决电器负载和元器件操作时的电弧安全问题，实现安全供电。
附图说明
图1为装置串联在插座前端、插座后端以及用电设备内部的拓扑图；
图2为基于本实用新型装置的直流系统柔性安全供电方法的流程图；
图3为电源转换电路的电路原理图；
图4为信号驱动电路的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案作进一步说明。
如图1～2所示，本实用新型直流系统柔性安全供电是通过在插座的电源输入线路上(插座电源线上)(即插座前端，图1A位置处)或插座内电源的输出线路上(即插座后端，图1B位置处)或用电设备的电源输入线路上(用电设备电源线上)(图1C位置处)串联有使直流电周期性产生电压和电流零点的装置而实现。
其中，装置包括控制器以及与控制器控制信号输出端连接的执行器件，执行器件串联在在插座的电源输入线路上或插座内电源的输出线路上或用电设备的电源输入线路上。
控制器包括控制芯片以及与控制芯片连接的外围电路、电源转换电路和信号驱动电路，电源转换电路将直流电转换成控制芯片所需的工作电压。执行器件为可控型半导体开关，如绝缘栅双极型晶体管和场效应晶体管等。外围电路包括按键输入电路、显示电路和报警指示电路。控制芯片通过信号驱动电路与执行器件连接。
基于本实用新型装置的直流系统柔性安全供电方法，具体包括如下步骤：
(1)将电器或元器件的工作电压与供电电压比较，计算出斩波模式下的开关占空比；如果供电电压U＞电器或元器件的工作电压UL，则占空比D＝UL/U：否则采用固定占空比(如固定占空比为50％或固定占空比为80％)；
(2)控制器根据步骤(1)中的占空比发出周期性控制信号给执行器件；
(3)执行器件动作，以占空比为基准，将电器或元器件的供电电源切换为脉动状态，使原先没有过零点的直流电周期性地产生电压和电流零点，并维持负载正常运行。
电器负载和元器件在电路断开过程中(即开关插拔)，利用直流电电压和电流零点进行直流电弧的快速分断。
如图3所示，线路上的电压通过C3输入到电源转换电路，由T1、Q1和U1组成的反激电路，U1为UC3845控制芯片，通过6脚输出驱动信号控制Q1产生合适的开断频率，通过N1、N2和N3的线圈匝数比产生副边的电压，其中N3线圈所在回路产生UC3845的DC15V工作电压，N2线圈产生U2的DC12V输入电压，经U2后输出控制器控制芯片(控制芯片型号为STM32F103)的3.3V工作电压。
如图4所示，控制信号经R13、R14输入光耦OP1(第一线性光耦op1)的一次侧；通过二次侧控制Q2、Q3的导通来产生驱动信号，进而控制可控型半导体开关(晶闸管和场效应晶体管)的工作状态，D5为稳压管，防止产生过电压。
通过在插座的电源输入线路上或插座内电源的输出线路上或用电设备的电源输入线路上串联本实用新型柔性安全供电装置，结合直流斩波技术使原先没有过零点的直流电以一定频率产生电压和电流零点，从而利用电压电流零点在直流用电设备开关开断时阻断电弧，本实用新型装置可应用于插座前端、插座后端或电器内部；图1为装置应用于插座后端，应用于插座前端和电器内部时与应用于插座后端时工作过程相同。本实用新型装置能够不改变原有配电系统结构以及电器设备的原有电路结构，充分利用了现有设备。
Claims (6)
1.一种直流系统柔性安全供电装置，其特征在于：所述装置串联在插座的电源输入线路上或插座内电源的输出线路上或用电设备的电源输入线路上；所述装置包括控制器以及与控制器控制信号输出端连接的执行器件，执行器件串联在插座的电源输入线路上或插座内电源的输出线路上或用电设备的电源输入线路上。
2.根据权利要求1所述的直流系统柔性安全供电装置，其特征在于：所述控制器包括控制芯片以及与控制芯片连接的外围电路、电源转换电路和信号驱动电路，电源转换电路将直流电转换成控制芯片所需的工作电压。
3.根据权利要求2所述的直流系统柔性安全供电装置，其特征在于：所述信号驱动电路包括光耦OP1以及三极管Q2和三极管Q3，控制芯片输出的控制信号通过R13、R14输入光耦OP1的一次侧，通过光耦OP1二次侧的三极管Q2和三极管Q3的导通来产生执行器件的驱动信号。
4.根据权利要求2所述的直流系统柔性安全供电装置，其特征在于：所述外围电路包括按键输入电路、显示电路和报警指示电路。
5.根据权利要求2所述的直流系统柔性安全供电装置，其特征在于：所述执行器件为可控型半导体开关。
6.根据权利要求5所述的直流系统柔性安全供电装置，其特征在于：所述可控型半导体开关包括绝缘栅双极型晶体管和场效应晶体管。
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| CN202021719232.XU CN212751794U (zh) | 2020-08-17 | 2020-08-17 | 一种直流系统柔性安全供电装置 |
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| CN202021719232.XU Active CN212751794U (zh) | 2020-08-17 | 2020-08-17 | 一种直流系统柔性安全供电装置 |
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