CN216390795U - 电源转换装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种电源转换装置(200)，包括：第一电源输入端(201)，连接到外部电源的正极；第二电源输入端(202)，连接到外部电源的负极；多个第一电源输出端(203)，与负载(206)的正极相连；第二电源输出端(204)，连接到外部电源的负极和负载(206)的负极；隔离型多路变换单元(205)，分别与第一电源输入端(201)和第二电源输入端(202)相连接；多个DC‑DC转换单元(207)，每个DC‑DC转换单元(207)连接在一个第一电源输出端(203)与隔离型多路变换单元(205)之间，每个DC‑DC转换单元(207)通过降压‑升压变换使得每个输出电压的大小与来自第一电源输入端(201)的输入电压的大小相同。本实用新型提供的电源转换装置，节省了机柜空间。
Description
技术领域
本实用新型涉及电源供电，更具体地，涉及一种用于给负载供电的电源转换装置。
背景技术
在工业控制柜的升级改造项目中，往往都是使用最新设备替换旧款设备。通常都是保留原有的机柜，而替换机柜中的部分设备。由于新旧设备相隔年限长，新旧设备的尺寸也大不相同，甚至新旧设备的安装要求也不相同，使得在需要改造的机柜里，原有机柜的有限空间给改造过程带来了较高的难度。例如，由于新设备有新的供电安全要求，需要增加专门的电源转换装置，新设备和专门的电源转换装置需要更多的安装空间，原有机柜没有足够的安装空间，以为负载提供接线端。
实用新型内容
针对机柜内额外增加电气接线端子造成空间不足的问题，本实用新型提供了一种电源转换装置，所述电源转换装置包括：第一电源输入端，所述第一电源输入端连接到外部电源的正极；第二电源输入端，所述第二电源输入端连接到所述外部电源的负极；多个第一电源输出端，每个所述第一电源输出端连接到一个负载的正极；第二电源输出端，所述第二电源输出端连接到所述外部电源的负极和所述负载的负极；隔离型多路变换单元，所述隔离型多路变换单元包括两个输入端和多个输出端，所述两个输入端分别与第一电源输入端和第二电源输入端相连接；和多个DC-DC转换单元，每个DC-DC转换单元的第一端连接到所述隔离型多路变换单元的所述多个输出端中的一个输出端，每个第一电源输出端连接在一个DC-DC转换单元的第二端与一个负载的正极之间，其中，所述每个DC-DC转换单元通过降压-升压变换使得与该DC-DC转换单元相连接的一个第一电源输出端的输出电压的大小与来自所述第一电源输入端的输入电压的大小相同，所述隔离型多路变换单元使得所述第一电源输入端与所述多个第一电源输出端电气隔离。
优选地，在某些实施方式中，所述第二电源输出端包括一个端子，所述外部电源的负极和所述负载的负极均与所述端子相连接,从而彼此短接。
优选地，在某些实施方式中，所述第二电源输出端包括彼此短接的两个或多个端子，所述外部电源的负极与所述两个或多个端子中的一个端子相连接，每个负载的负极与所述两个或多个端子中的另外的端子中的一个端子相连接，从而彼此短接。
优选地，在某些实施方式中，所述电源转换装置还包括与所述多个第一电源输出端的数量相同数量的多个第一开关，每个第一开关连接在一个第一电源输出端与一个负载之间，其中，每个第一开关使与该第一开关相连接的第一电源输出端和负载之间导通或断开。
本实用新型提供的电源转换装置，由于在不改变电源转换装置本身尺寸的情况下增设附加的0V端子，使得不需要在空间有限的机柜中增设0V端子来为额外增加的设备或替换的体积较大的设备提供0V输入，节省了机柜空间，从而解决了机柜内额外增加电气接线端子造成空间不足的问题。
附图说明
结合附图并参考以下详细说明，本公开内容的各实施例的特征、优点及其他方面将变得更加明显，在此以示例性而非限制性的方式示出了本公开内容的若干实施例。在附图中，类似的组件和特征可以具有相同的附图标记，其中，
图1a示出了现有技术中的一个电源转换装置的立体示意图；
图1b示出了图1中的电源转换装置的正视图；
图2是根据本实用新型的实施例的电源装换装置的结构示意图；
图3示出了根据本实用新型的的一个实施例的电源转换装置的正视图；
图4示出了图3的电源转换装置在一个应用场景中的接线示意图。
附图标记：
201 第一电源输入端
202 第二电源输入端
203 第一电源输出端
204 第二电源输出端
205 隔离型多路变换单元
205a、205b 隔离型多路变换单元的输入端
205c 隔离型多路变换单元的输出端
206 负载
207 DC-DC转换单元
300 电源转换装置
310a、310b 第一电源输入端
320a、320b 第二电源输入端
301、302、303、304 第一电源输出端
305a、305b、305c、305d 电位计
306a、306b、306c、306d 开关
307a、307b、307c、307d 测量点
308a、308b、308c、308d 指示灯
311、312、313、314 警报反馈端
314 远程复位开关
330a、330b、330c 端子
340 延时开关
350 隔离型多路变换单元
401a、401b、401c、401d 第二以太网交换机
具体实施方式
下面详细讨论实施例的实施和使用。然而，应当理解，所讨论的具体实施例仅仅示范性地说明实施和使用本实用新型的特定方式，而非限制本实用新型的范围。在描述时各个部件的结构位置例如上、下、顶部、底部等方向的表述不是绝对的，而是相对的。当各个部件如图中所示布置时，这些方向表述是恰当的，但图中各个部件的位置改变时，这些方向表述也相应改变。
本文所使用的术语“包括”、“包含”及类似术语是开放性的术语，即“包括/包含但不限于”，表示还可以包括其他内容。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”等等。
下面结合附图对本实用新型的内容进行说明。需要说明的是，本实用新型所提出的改进可以在任何涉及工业控制柜的升级改造项目中(例如应用了电源转换装置的电厂的控制柜的改造中)实施。
下面以电厂的控制柜的升级改造项目为例，对本实用新型进行说明。
在该改造项目中，需要将原有的第一工业以太网交换机替换为第二以太网交换机，由于第二以太网交换机有新的供电安全要求，需要增加专门的电源转换装置100，其立体示意图如图1a所示，而由于第一以太网交换机和第二以太网交换机的通讯端口数量不同，为了满足原有的网络功能，需要四个第二以太网交换机来代替原有的第一以太网交换机，这样，由于电源转换装置100和四个第二以太网交换机的并排安装的宽度比电源转换装置100和第一以太网交换机的并排安装宽度大了许多，因此需要占用控制柜更多的安装空间。如图1a-1b所示，电源转换装置100包括两个直流24V输入端(110a，110b)、两个0V输入端(120a，120b)以及四个直流24V输出端(112，114，116，118)。两个直流24V输入端(110a，110b)连接到外部电源的正极，该四个直流24V输出端(112，114，116，118)可为四个第二以太网交换机的24v(L+)(正极)提供输入，两个0V输入端(120a，120b)(负极)可连接到机柜的母排的备用0V(M)端的端子处以接入0V输入，然而由于此时机柜没有足够的额外安装空间或者备用的M端，第二以太网交换机的0V端无法通过在机柜中加装安装轨道并装上0V端子来取电，同时根据电源转换装置100的供电安全要求，电源转换装置100自带的0V输入端除了从外部电源输入外不允许接负载以充当负载的0V输入，因此，第二以太网交换机也无法从电源转换装置100获取0V端输入。
针对上述问题，本实用新型提供了如图2所示的一种电源转换装置200，该电源转换装置200包括第一电源输入端201、第二电源输入端202、四个第一电源输出端203、第二电源输出端204、隔离型多路变换单元205和四个DC-DC转换单元207，第一电源输入端201连接到外部电源的正极(L+端)，第二电源输入端202的数量与第一电源输入端202的数量相对应(例如第二电源输入端202的数量与第一电源输入端202的数量完全相同)，第二电源输入端202连接到外部电源的负极(M端)，第二电源输出端204连接到外部电源的负极和一个负载206的负极，隔离型多路变换单元205包括两个输入端205a、205b和四个输出端205c，两个输入端205a、205b分别与第一电源输入端201和第二电源输入端202相连接，每个DC-DC转换单元207的第一端连接到隔离型多路变换单元205的一个输出端205c，每个第一电源输出端(203)连接在一个DC-DC转换单元(207)的第二端与一个负载(206)的正极之间，在一个实施例中，每个DC-DC转换单元207包括Buck/Boost变换器，通过Buck/Boost变换器的降压-升压变换，使得与该DC-DC转换单元207相连接的一个电源输出端203的输出电压与来自第一电源输入端201的输入电压的大小相同，例如也为24V，应理解的是，隔离型多路变换单元205可以使得第一电源输入端201与多个第一电源输出端203电气隔离，从而使得多个第一电源输出端203所在的回路产生故障或者波动时不会影响或者损害到第一电源输入端。在一个实施例中，隔离型多路变换单元205包括变压器或者全桥变换电路以将隔离型多路变换单元205一侧的输入变换为另一侧的多路隔离输出。在一个实施例中，每个DC-DC转换单元207所在的回路可以包括附加的过电流保护单元。
如图3所示的实施例中，电源转换装置300整体结构与电源转换装置100类似，电源转换装置300包括一个24V第一电源输入端310a(第一电源输入端310b可以作为备用第一电源输入端或者冗余第一电源输入端)、一个0V第二电源输入端320a(第二电源输入端320b可以作为备用第二电源输入端或者冗余第二电源输入端)和四个24V第一电源输出端(301，302，303，304)，应理解的是，一个24V第一电源输入端310a的输入电压经由包括在电源转换装置300内部的隔离型多路变换单元350转换成相对应的四个24V供第一电源输出端(301，302，303，304)输出的电压，四路24V输出端(301，302，303，304)独立地进行控制，第一电源输出端(301，302，303，304)与第二以太网交换机(401a，401b，401c，401d)中的一个第二以太网交换机相连接，因此，第一电源输出端(301，302，303，304)输出的电压一一对应地提供给第二以太网交换机(401a，401b，401c，401d)。电源转换装置300结构上与电源转换装置100的不同之处在于，电源转换装置300还包括第二电源输出端，其包括三个端子(330a，330b，330c)，该三个端子设置在24V第一电源输入端310b与0V第二电源输入端320a之间，并且该三个端子与两个24V第一电源输入端(310a，310b)和两个0V第二电源输入端(320a，320b)物理上绝缘隔离。如图4所示端子330a连接到外部电源的0V输入，端子330b与两个第二以太网交换机401c、401d的M端相连接，为该两个第二以太网交换机401c、401d提供0V输入，端子330c与另两个第二以太网交换机401a、401b的M端相连接，为该另两个第二以太网交换机401a、401b提供0V输入。应理解的是，在一个实施例中，端子330b可以单独为一个第二以太网交换机的M端提供0V输入，端子330c可以为另三个第二以太网交换机的M端提供0V输入。在另一个实施例中，端子330b或端子330c均可为四个第二以太网交换机的M端提供0V输入。
应理解的是，在另一个实施例中，端子(330a，330b，330c)可以设置在电源转换装置300的其余未被占用的空间上。
应理解的是，在另一个实施例中，电源转换装置300的第二电源输出端可以只包括一个端子，该端子既用于从外部电源接入0V输入，也用于输出0V到四个第二以太网交换机的M端。
在另一个实施例中，电源转换装置300的第二电源输出端可以包括两个端子，一个端子充当附加0V输入端，该附加0V输入端从外部电源接入0V(M)输入，另一个端子充当附加0V输出端，用于输出0V到四个第二以太网交换机的M端。
应理解的是，可根据需要在电源转换装置300的未被占用空间中增加任意多个端子，以实现给多个第二以太网交换机的M端提供0V输入的目的。在一个实施例中，一个端子可以给一个或者两个或更多个第二以太网交换机的M端提供0V输入。还应理解的是，尽管图4所示的实施例中，负载401a、401b、401c和401d为工业以太网交换机，但是在其它实施例中，负载401a、401b、401c和401d可以为由直流24V供电的其它类型的设备。
还应理解的是，尽管图3-4所示的实施例中，第一电源输入端的数量为2个，第二电源输入端的数量为2个，第一电源输出端的数量为4个，但是在其它实施例中，第一电源输入端的数量为1个或任意多个，相应地，第二电源输入端数量也为1个或任意多个，第二电源输出端的数量可以为2个、3个或其它任意多个。
在另一个实施例中，电源转换装置300还包括与四个24V第一电源输出端(301，302，303，304)中的每一个第一电源输出端一一对应地连接的四个开关(306a，306b，306c，306d)(即第一开关)，每个第一开关连接在一个第一电源输出端与一个第二以太网交换机之间，每个第一开关被配置为手动或自动地使该第一开关相连接的第一电源输出端和负载之间导通或断开。
在另一个实施例中，电源转换装置300还包括四个测量点(307a，307b，307c，307d)，第二以太网交换机(401a，401b，401c，401d)一一对应地连接在四个24V第一电源输出端(301，302，303，304)与四个第二以太网交换机(401a，401b，401c，401d)之间，实际输出的每个第二以太网交换机(401a，401b，401c，401d)的电流通过测量点(307a，307b，307c，307d)中的对应的一个测量点相对于与每个第二以太网交换机(401a，401b，401c，401d)相连接的0V输入端的电压来确定。
在另一个实施例中，电源转换装置300还包括与四个电源输出端(301，302，303，304)耦接的警示单元和回路检测单元，警示单元包括4个指示灯308a、308b、308c、308d，警示单元响应于接收自回路检测单元检测的每个回路的状态反馈信号，使得每个指示灯通过显示不同的颜色来指示与该指示灯相关的回路的导通状态或者断开状态，例如指示灯显示绿色，与该指示灯相关联的第一电源输出端(203)和负载(206)之间处于导通状态，指示灯显示红色，与该指示灯相关联的第一电源输出端(203)和负载(206)之间处于断开状态，也可以反过来，指示灯显示红色，与该指示灯相关联的第一电源输出端(203)和负载(206)之间处于断开状态，指示灯显示绿色，与该指示灯相关联的第一电源输出端(203)和负载(206)之间处于导通状态，具体颜色的设置可以根据需要进行调整。在另一个实施例中，警示单元还可以包括发声器。
在另一个实施例中，电源转换装置300还包括四个电位计(305a，305b，305c，305d)，每个电位计与4个电源输出端(301，302，303，304)中的一个电源输出端相连接，每个电位计测量与该电位计相连接的负载(206)的电压值并且将该电压值转换为供该电位计显示的电流值。
在另一个实施例中，电源转换装置300还包括1个启动延时开关340，该启动延时开关与4个电源输出端(301，302，303，304)中的每个第一电源输出端相连接，所述启动延时开关使所述至少一个第一电源输出端(203)的每个第一电源输出端按预定时间导通，其中预定时间可以是在启动延时开关上设置或者从外部接收一个时间设定信号来获得。应理解的是，电源转换装置300也可以包括多个启动延时开关340。
在另一个实施例中，电源转换装置300还包括与4个电源输出端(301，302，303，304)中的每个第一电源输出端相连接的1个远程复位开关314(即第二开关)，对第一电源输出端(301，302，303，304)中由于过载而被电子关闭的所有输出进行复位。应理解的是，电源转换装置300也可以包括多个远程复位开关。
在另一个实施例中，电源转换装置300还包括警报反馈端(311，312，313，314)，用于在输出电路故障时给出警示。
还应理解的是，尽管以上实施例中，电源转换装置的第一电源输入端和第一电源输出端的电压为24V，但是在其它实施例中，电源转换装置的第一电源输入端和第一电源输出端的电压可以为比24V电压更大或更小的电压。
本实用新型提供的电源转换装置，由于在不改变电源转换装置本身尺寸的情况下增设附加的0V端子，使得不需要在空间有限的机柜中增设0V端子来为额外增加的设备或替换的体积较大的设备提供0V输入，节省了机柜空间，从而解决了机柜内额外增加电气接线端子造成空间不足的问题。
虽然已经参考若干具体实施例描述了本公开内容的实施例，但是应当理解，本公开内容的实施例并不限于所公开内容的具体实施例。本公开内容的实施例旨在涵盖在所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。权利要求的范围符合最宽泛的解释，从而包含所有这样的修改及等同结构和功能。
Claims (4)
1.电源转换装置(200)，其特征在于，所述电源转换装置(200)包括：
第一电源输入端(201)，所述第一电源输入端(201)连接到外部电源的正极；
第二电源输入端(202)，所述第二电源输入端(202)连接到所述外部电源的负极；
多个第一电源输出端(203)，每个第一电源输出端(203)连接到一个负载(206)的正极；
第二电源输出端(204)，所述第二电源输出端(204)连接到所述外部电源的负极和所述负载(206)的负极；
隔离型多路变换单元(205)，所述隔离型多路变换单元(205)包括两个输入端(205a，205b)和多个输出端(205c)，所述两个输入端(205a,205b)分别与第一电源输入端(201)和第二电源输入端(202)相连接；
多个DC-DC转换单元(207)，每个DC-DC转换单元(207)的第一端连接到所述隔离型多路变换单元(205)的所述多个输出端(205c)中的一个输出端(205c)，每个第一电源输出端(203)连接在一个DC-DC转换单元(207)的第二端与一个负载(206)的正极之间，其中，所述每个DC-DC转换单元(207)通过降压-升压变换使得与该DC-DC转换单元(207)相连接的一个第一电源输出端(203)的输出电压的大小与来自所述第一电源输入端(201)的输入电压的大小相同，所述隔离型多路变换单元(205)使得所述第一电源输入端(201)与所述多个第一电源输出端(203)电气隔离。
2.根据权利要求1所述的电源转换装置(200)，其特征在于，所述第二电源输出端(204)包括一个端子，所述外部电源的负极和所述负载的负极均与所述端子相连接,从而彼此短接。
3.根据权利要求1所述的电源转换装置(200)，其特征在于，所述第二电源输出端(204)包括彼此短接的两个或多个端子，所述外部电源的负极与所述两个或多个端子中的一个端子相连接，每个负载(206)的负极与所述两个或多个端子中的另外的端子中的一个端子相连接，从而彼此短接。
4.根据权利要求1所述的电源转换装置(200)，其特征在于，所述电源转换装置(200)还包括与所述多个第一电源输出端(203)的数量相同数量的多个第一开关，每个第一开关连接在一个第一电源输出端(203)与一个负载(206)之间，其中，每个第一开关使与该第一开关相连接的第一电源输出端(203)和负载(206)之间导通或断开。
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