CN216390596U - 一种交直流双供电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于储能技术领域，提供了一种交直流双供电系统，包括：变压器、整流电路、滤波电路、限流电路、电池、直流稳压电源；变压器的一次侧连接交流电网，二次侧连接整流电路的输入端；整流电路的输出端通过限流电路连接滤波电路的输入端；滤波电路的第一输出端和电池正极连接直流稳压电源的正极输入端，滤波电路的第二输出端和电池负极连接直流稳压电源的负极输入端，直流稳压电源的第一输出端用于连接外部芯片控制板，第二输出端用于连接外部直流控制系统，第三输出端用于连接外部霍尔传感器。本实用新型提供的交直流双供电系统能够在外部芯片控制板的控制下实现交直流协同供电和黑启动，保障供电的可靠性。

Description

一种交直流双供电系统

技术领域

本实用新型属于储能变流器技术领域，尤其涉及一种交直流双供电系统。

背景技术

在常规的储能系统中，二次侧供电电路采用交流电网供电的方式进行供电，具体的，交流电网给一次侧回路与二次侧供电控制回路进行单向供电。在此类供电过程中，若出现电网突然断电的情况，会导致设备出现非正常停机，且实时故障信号无法及时向外反馈，造成设备运行状态不可控。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种交直流双供电系统，能够在系统断电后实现自启动，提高系统运行的可靠性。

本实用新型第一方面提供了一种交直流双供电系统，包括：变压器、整流电路、滤波电路、限流电路、电池以及直流稳压电源；

所述变压器的一次侧用于连接交流电网，所述变压器的二次侧连接所述整流电路的输入端；

所述整流电路的第一输出端连接所述滤波电路的第一输入端，所述整流电路的第二输出端经过所述限流电路连接所述滤波电路的第二输入端；

所述滤波电路的第一输出端连接所述直流稳压电源的正极输入端，所述滤波电路的第二输出端连接所述直流稳压电源的负极输出端；

所述电池的正极输出端连接所述直流稳压电源的正极输入端，所述电池的负极输出端连接所述直流稳压电源的负极输入端；

所述直流稳压电源的第一输出端用于连接外部芯片控制板，所述直流稳压电源的第二输出端用于连接外部直流控制系统，所述直流稳压电源的第三输出端用于连接外部霍尔传感器。

在本实用新型的一个实施例中，所述整流电路包括全波整流桥。

在本实用新型的一个实施例中，所述滤波电路包括第一电阻、第二电阻、第一电容以及第二电容；

所述第一电阻的第一端连接所述滤波电路的第一输入端，所述第二电阻的第一端连接所述滤波电路的第二输入端；

所述第一电容的第一端分别连接所述第一电阻的第一端和所述滤波电路的第一输出端；所述第二电容的第一端分别连接所述第二电阻的第一端和所述滤波电路的第二输出端；

所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第二端、所述第一电容的第二端以及所述第二电容的第二端连接于同一节点。

在本实用新型的一个实施例中，所述限流电路包括热敏电阻。

在本实用新型的一个实施例中，所述交直流双供电系统还包括第一熔断器；

所述第一熔断器连接于所述滤波电路的第一输出端与所述直流稳压电源的正极输入端之间。

在本实用新型的一个实施例中，所述交直流双供电系统还包括第一反向截止二极管、第二反向截止二极管以及第三反向截止二极管；

所述第一反向截止二极管的正极连接所述滤波电路的第一输出端，所述第一反向截止二极管的负极连接所述直流稳压电源的正极输入端；

所述第二反向截止二极管的正极连接所述电池的正极，所述第二反向截止二极管的负极连接所述直流稳压电源的正极输入端；

所述第三反向截止二极管的正极连接所述直流稳压电源的负极输入端，所述第三反向截止二极管的负极连接所述电池的负极。

在本实用新型的一个实施例中，所述交直流双供电系统包括第一空气开关；

所述第一空气开关连接在电网与所述变压器的一次侧之间。

在本实用新型的一个实施例中，所述交直流双供电系统包括第二空气开关；

所述第二空气开关连接在所述电池与所述直流稳压电源之间。

在本实用新型的一个实施例中，所述电池通过IGBT模块与电网连接。

在本实用新型的一个实施例中，所述芯片控制板为ARM芯片控制板。

本实用新型实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本实用新型实施例提供了一种交直流双供电系统，包括变压器、整流电路、滤波电路、限流电路、电池、直流稳压电源；变压器的一次侧连接交流电网，二次侧连接整流电路的输入端；整流电路的输出端通过限流电路连接滤波电路的输入端；滤波电路的第一输出端和电池正极连接直流稳压电源的正极输入端，滤波电路的第二输出端和电池负极连接直流稳压电源的负极输入端，直流稳压电源的第一输出端用于连接外部芯片控制板，第二输出端用于连接外部直流控制系统，第三输出端用于连接外部霍尔传感器。本实用新型实施例提供的交直流双供电系统能够在外部芯片控制板的控制下实现交直流协同供电和黑启动，保障供电的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的交直流双供电系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的交直流双供电系统的又一结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的交直流双供电系统的应用电路示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本实用新型实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本实用新型。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

本实用新型实施例可以应用于电能质量储能领域中的储能变流器装置中，用来给二次控制回路供电。当电网侧突发断电时，利用直流侧电池维持二次回路供电，以维持系统正常性，同时对电网电压侧进行检测，并实时发送故障信号，通过自身霍尔检测系统电流，将系统自动转换为离网逆变模式，通过自身控制旁路接触器闭合，对外放电输出小功率即小电流。待负载投入变压器等感性负载后，闭合主回路接触器，断开旁路接触器进行大功率放电供给负载。

图1示出了本实用新型实施例提供的交直流双供电系统的结构示意图。

参见图1，本实用新型实施例提供的交直流双供电系统10包括：变压器110、整流电路120、滤波电路140、限流电路130、电池150以及直流稳压电源160。

变压器110的一次侧用于连接交流电网，变压器110的二次侧连接整流电路120的输入端。

整流电路120的第一输出端连接滤波电路140的第一输入端，整流电路130的第二输出端经过限流电路130连接滤波电路140的第二输入端。

滤波电路140的第一输出端连接直流稳压电源160的正极输入端，滤波电路140的第二输出端连接直流稳压电源160的负极输出端。

电池150的正极输出端连接直流稳压电源160的正极输入端，电池150的负极输出端连接直流稳压电源160的负极输入端。

直流稳压电源160的第一输出端用于连接外部芯片控制板，直流稳压电源的第二输出端用于连接外部直流控制系统，直流稳压电源的第三输出端用于连接外部霍尔传感器。

图2示出了本实用新型实施例提供的交直流双供电系统的又一结构示意图。

参见图2，在一个具体的示例中，变压器110为隔离变压器，用于将交流380V的电压降为交流220V电压。

在一些实施例中，整流电路120包括全波整流桥V1。全波整流桥V1用于将单相220V交流电进行全波整流转变为直流电。

在一个具体的示例中，全波整流桥V1的参数为VRRM＝1600V，IF＝10A。此时全波整流桥V1的实际电流小于1A，功耗较小，发热不会影响系统正常运行，可以不单独加装散热器。

在一些实施例中，滤波电路140包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1以及第二电容C2。

第一电阻R1的第一端连接滤波电路140的第一输入端，第二电阻R2的第一端连接滤波电路140的第二输入端。第一电容C1的第一端分别连接第一电阻R1的第一端和滤波电路140的第一输出端。第二电容C2的第一端分别连接第二电阻R2的第一端和滤波电路140的第二输出端。第一电阻R1的第二端、第二电阻R2的第二端、第一电容C1的第二端以及第二电容C2的第二端连接于同一节点。第一电阻R1和第二电阻R2用于将第一电容C1和第二电容C2两端的直流电压进行均衡和稳定，避免电压出现大的波动。

第一电容C1和第二电容C2用于防止电网瞬时波动造成整流后直流电压的波动。

在一个具体的示例中，第一电阻R1和第二电阻R2的参数为5W，300KΩ。第一电容C1和第二电容C2的参数为450V，680μF。

在一些实施例中，限流电路130包括热敏电阻R3。

在电路接通瞬间，第一电容C1和第二电容C2充电时，热敏电阻R3可以有效限制通电瞬间的涌流。随着流过热敏电阻R3本身的电流升高，温度升高，基于负温度系数特性，热敏电阻R3的阻值降低，使得电路中的电流减小，功耗降低。

在一些实施例中，交直流双供电系统10还包括第一熔断器FU。第一熔断器FU连接于滤波电路140的第一输出端与直流稳压电源160的正极输入端之间。第一熔断器FU可以防止因整流电路120出现短路而造成额大电流危害，起到短路保护的作用。

在一个具体的示例中，低压熔断器FU的参数为1000V，10A。

本实用新型实施例提供的交直流双供电系统中，整流电路120、限流电路130、滤波电路140以及第一熔断器FU组成的交流侧部分能够将交流电转化为稳定的直流电压，且器件通用，适于集成在PCB板上，体积小，易封装，便于进行模块化设计。

在一些实施例中，交直流双供电系统10还包括第一反向截止二极管V2、第二反向截止二极管V3以及第三反向截止二极管V4。

第一反向截止二极管V2的正极连接滤波电路140的第一输出端，第一反向截止二极管V2的负极连接直流稳压电源160的正极输入端。第二反向截止二极管V3的正极连接电池150的正极，第二反向截止二极管V3的负极连接直流稳压电源160的正极输入端。第三反向截止二极管V4的正极连接直流稳压电源160的负极输入端，第三反向截止二极管V4的负极连接电池150的负极。

以上三个反向截止二极管的作用是防止电池侧直流源和整流滤波电路互相干扰。

在一个具体的示例中，以上三个反向截止二极管的参数为450V，500μF。

在一些实施例中，交直流双供电系统10包括第一空气开关QF1。第一空气开关QF1连接在电网与变压器110的一次侧之间。

在一些实施例中，交直流双供电系统10包括第二空气开关QF2。第二空气开关QF2连接在电池150与直流稳压电源160之间。

在一些实施例中，直流稳压电源160的作用是保证电源电压和控制电压的隔离，避免控制电压受到前端电压波动的影响。直流稳压电压160包括带隔离功能的大功率直流稳压电源。

在一个具体的示例中，直流稳压电源160的型号包括PV200-27B24，输入电压范围250～1000V，输出电压为直流24V，具有交流4000V的高隔离电压。该直流稳压电源波纹噪声低，具有欠压、过压、过流、短路保护功能，从而可以保证电网掉电后，瞬间切换为电池侧直流源供电，以毫秒级的电压纠正系数保证二次回路供电稳定运行。

图3示出了实用新型实施例提供的交直流双供电模块的应用电路示意图。需要说明的是，图3对交直流双供电模块的外部电路进行了部分省略。

参见图3，在一些实施例中，电池150通过IGBT模块与电网连接。

在一个具体的示例中，电网一方面通过空气开关与变压器110的一次侧连接，另一方面经过接触器KM1或KM2、交流EMI、电容电感构成的滤波电路、IGBT模块、直流EMI、开关S2、断路器FU与电池150连接。

在一些实施例中，芯片控制板为ARM芯片控制板。

在一个具体的示例中，直流稳压电源的第三输出端连接的外部霍尔传感器用于对电路进行检测，并将检测结果发送至芯片控制板。芯片控制板基于上述检测结果生成输出信号，并将上述输出信号发送至直流稳压电源的第二输出端连接的外部直流控制系统。外部直流控制系统用于基于芯片控制板的输出信号控制电池150的输出通断。

在一个具体的示例中，电网正常运行时，分别与变压器110和电池150连接，通过变压器110、整流电路120、限流电路130以及滤波电路140向直流稳压电源160供电。在电网峰荷时，电池150可以向电网输出功率，以分担区域电网的供电任务；在电网谷荷状态时，电网向电池150充电，电池150将电网中多余的电能进行存储。

当电网出现故障，或因故障全黑时，本实用新型实施例提供的交直流双供电系统处于孤岛运行状态，并可以进行离网逆变。具体的，当电网突发断电时，交直流双供电系统可以通过直流侧部分供电来维持二次侧电源及控制系统，并对电网电压进行检测来判断电网是否失电。进一步的，控制交流主回路旁路接触器闭合，使电池与外围负载连通，利用功率系统逆变，输出小功率交流电；待负载变压器投入，瞬间浪涌电流被抑制后，闭合主回路接触器，切断旁路接触器的控制，从而保证大功率逆变输出的带载，完成电网断电后系统的黑启动过程。

本实用新型实施例提供的交直流双供电系统为设备二次侧控制电源部分供电，能够将交流电网侧电压整流滤波为稳定的直流电源，同时通过电池侧同等输出直流电压，共同为二次侧供电系统提供稳定的电压。

本实用新型实施例提供的交直流双供电系统可以在电网断电后利用电池系统维持二次回路供电，保证系统不掉电；一方面可以自行判断电网状态，并向外发送故障信号；另一方面可以控制电池进行离网逆变，自发输出交流电供负载使用，实现自启动。可见，本实用新型实施例提供的交直流双供电系统不仅能够实现二次回路双供电功能，而且还具有黑启动功能，能够保证二次回路稳定运行，并及时进行告警和自启动，充分发挥系统自我感知、自我诊断、自我决策、自我恢复的能力。同时，本实用新型电路简洁，在PCB印刷电路板上占用面积小，可以有效节约成本，方便量产，功能专用性强，性能可靠，实用性强。

在实际应用中，本实用新型实施例提供的交直流双供电系可以置于偏远地区的重要负荷和重要储能系统内，在系统故障互迅速为重要负荷供电。在电网崩溃后，系统处于孤岛运行状态，可以通过控制策略运行于恒压、恒功率模式，其独立的控制系统可以调节孤岛运行时的电压、频率和相位，随时作为黑启动电源供给外部负荷，保证储能系统能以稳定的最小启动功率参与电网黑启动。

以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种交直流双供电系统，其特征在于，包括：变压器、整流电路、滤波电路、限流电路、电池以及直流稳压电源；

所述变压器的一次侧用于连接交流电网，所述变压器的二次侧连接所述整流电路的输入端；

所述整流电路的第一输出端连接所述滤波电路的第一输入端，所述整流电路的第二输出端通过所述限流电路连接所述滤波电路的第一端；

所述滤波电路的第一输出端连接所述直流稳压电源的正极输入端，所述滤波电路的第二输出端连接所述直流稳压电源的负极输出端；

所述电池的正极输出端连接所述直流稳压电源的正极输入端，所述电池的负极输出端连接所述直流稳压电源的负极输入端；

所述直流稳压电源的第一输出端用于连接外部芯片控制板，所述直流稳压电源的第二输出端用于连接外部直流控制系统，所述直流稳压电源的第三输出端用于连接外部霍尔传感器。

2.如权利要求1所述的交直流双供电系统，其特征在于，所述整流电路包括全波整流桥。

3.如权利要求1所述的交直流双供电系统，其特征在于，所述滤波电路包括第一电阻、第二电阻、第一电容以及第二电容；

所述第一电阻的第一端连接所述滤波电路的第一输入端，所述第二电阻的第一端连接所述滤波电路的第二输入端；

所述第一电容的第一端分别连接所述第一电阻的第一端和所述滤波电路的第一输出端；所述第二电容的第一端分别连接所述第二电阻的第一端和所述滤波电路的第二输出端；

所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第二端、所述第一电容的第二端以及所述第二电容的第二端连接于同一节点。

4.如权利要求1所述的交直流双供电系统，其特征在于，所述限流电路包括热敏电阻。

5.如权利要求1所述的交直流双供电系统，其特征在于，所述交直流双供电系统还包括第一熔断器；

所述第一熔断器连接于所述滤波电路的第一输出端与所述直流稳压电源的正极输入端之间。

6.如权利要求1所述的交直流双供电系统，其特征在于，所述交直流双供电系统还包括第一反向截止二极管、第二反向截止二极管以及第三反向截止二极管；

所述第一反向截止二极管的正极连接所述滤波电路的第一输出端，所述第一反向截止二极管的负极连接所述直流稳压电源的正极输入端；

所述第二反向截止二极管的正极连接所述电池的正极，所述第二反向截止二极管的负极连接所述直流稳压电源的正极输入端；

所述第三反向截止二极管的正极连接所述直流稳压电源的负极输入端，所述第三反向截止二极管的负极连接所述电池的负极。

7.如权利要求1所述的交直流双供电系统，其特征在于，所述交直流双供电系统包括第一空气开关；

所述第一空气开关连接在电网与所述变压器的一次侧之间。

8.如权利要求1所述的交直流双供电系统，其特征在于，所述交直流双供电系统包括第二空气开关；

所述第二空气开关连接在所述电池与所述直流稳压电源之间。

9.如权利要求1所述的交直流双供电系统，其特征在于，所述电池通过IGBT模块与电网连接。

10.如权利要求1至9任一项所述的交直流双供电系统，其特征在于，所述芯片控制板为ARM芯片控制板。

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