CN216699606U - 一种直流不间断供电系统 - Google Patents
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Abstract
一种直流不间断供电系统，包括：整流模块、检测限流模块、单向导通模块和电池模块，所述整流模块连接在交流输入端和直流母线之间，所述检测限流模块连接在所述直流母线和所述电池模块之间，所述单向导通模块连接在所述电池模块和负载之间，所述检测限流模块包括单向DC/DC变换单元和DSP控制单元，所述DSP控制单元基于检测电流限流所述单向DC/DC变换单元。实施本实用新型的直流不间断供电系统，通过直接限流单向DC/DC变换单元，可以在非常短的时间内实现限流。
Description
技术领域
本实用新型涉及电源系统领域，更具体地说，涉及一种直流不间断供电系统。
背景技术
在目前的直流不间断供电系统中，直流母线与负载之间通常没有电压变换(即直流母线直接带负载)，直流母线与电池之间也通常没有电压变换即电池直挂直流母线)。并且作为系统核心的整流器数量不确定，多为2～数十个，具体如图1所示。如图1所示，监控模块在进行电池电流测量时，如果发现电池充电电流超过限制，由监控模块计算限流参数后通过CAN通讯发送指令给各个整流器的DSP，再由各整流器的DSP分别控制对应整流器进行限流，因此限流控制时间长。并且，为了防止过度限流导致电量不足的电池放电，通常每次限流只降总应降电流的一半，监控模块等待整流器执行限流电池充电电流变化之后再根据测量的充电电流进行下一轮限流。在电池未接通该系统已经工作的情况下，接通电池如果充电电流过大，系统进行充电限流到接近阈值的典型时间是十数秒。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种能够实现快速限流的直流不间断供电系统。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种直流不间断供电系统，包括：整流模块、检测限流模块、单向导通模块和电池模块，所述整流模块连接在交流输入端和直流母线之间，所述检测限流模块连接在所述直流母线和所述电池模块之间，所述单向导通模块连接在所述电池模块和负载之间，所述检测限流模块包括单向DC/DC变换单元和DSP控制单元，所述DSP控制单元基于检测电流限流所述单向DC/DC变换单元。
在本实用新型所述的直流不间断供电系统中，所述整流模块包括至少两个整流单元，每个所述整流单元的输入端连接所述交流输入端、输出端连接所述直流母线。
在本实用新型所述的直流不间断供电系统中，所述单向DC/DC变换单元和所述DSP控制单元集成为带DSP的单向DC/DC变换器，所述检测限流模块包括电流检测电阻，所述带DSP的单向DC/DC变换器的输入电压和输出电压相等，所述带DSP的单向DC/DC变换器的输入端连接所述直流母线、输出端连接所述电池模块、DSP采样端连接所述电流检测电阻以采样所述电池模块的充电电流作为所述检测电流，所述带DSP的单向DC/DC变换器基于所述检测电流和充电限流阈值控制其自身进行限流。
在本实用新型所述的直流不间断供电系统中，所述单向导通模块包括电池放电二极管，所述电池放电二极管的阳极连接所述带DSP的单向DC/DC变换器的输出端、阴极连接所述直流母线和所述带DSP的单向DC/DC变换器的输入端。
在本实用新型所述的直流不间断供电系统中，所述单向DC/DC变换单元包括至少两个单向DC/DC变换器，所述单向DC/DC变换器的数量与所述整流单元的数量相等并且一一对应，一一对应的一组单向DC/DC变换器和整流单元共用一个DSP控制单元，所述检测限流模块包括电流检测电阻，每个所述单向DC/DC变换器的输入端连接一个整流单元的输出端、输出端连接电池母线、DSP采样端连接所述电流检测电阻以采样其采样电流作为所述检测电流，所述电池母线连接所述电池模块。
在本实用新型所述的直流不间断供电系统中，进一步包括监控模块，所述监控模块用于将电池充电电流阈值换算成每个单向DC/DC变换器的电流阈值，每个DSP控制单元基于其对应的单向DC/DC变换器的电流阈值和所述采样电流控制限流所述单向DC/DC变换器。
在本实用新型所述的直流不间断供电系统中，所述单向导通模块包括电池放电二极管，所述电池放电二极管的阳极连接所述电池母线、阴极连接所述直流母线。
实施本实用新型的直流不间断供电系统，通过直接限流单向DC/DC变换单元，可以在非常短的时间内实现限流。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是现有技术的直流不间断供电系统的电路示意图；
图2是本实用新型的第一优选实施例的直流不间断供电系统的原理框图；
图3是本实用新型的第二优选实施例的直流不间断供电系统的电路示意图。
图4是本实用新型的第二优选实施例的直流不间断供电系统的电路示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
图2是本实用新型的第一优选实施例的直流不间断供电系统的电路示意图。如图2所示，本实用新型的直流不间断供电系统，包括：整流模块100、检测限流模块200、单向导通模块300和电池模块400。如图2所示，所述整流模块100连接在交流输入端和直流母线之间。所述检测限流模块200连接在所述直流母线和所述电池模块400之间。所述单向导通模块300连接在所述检测限流模块200和负载500之间。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述整流模块100可以包括至少一个整流单元，优选为两个或以上的并联的整流单元。本领域中已知的任何整流单元都可以适用于本实用新型。所述电池模块400可以包括多个串联和或并联的蓄电池。所述单向导通模块300可以是任何适合的单向导通器件，例如单向导通的二极管。
在图3所示实施例中，所述检测限流模块200包括单向DC/DC变换单元 210和DSP控制单元220。所述单向DC/DC变换单元210可以是一个单方向充电器，其输出电压和输入电压相等。在本实用新型的一个优选实施例中，所述单向DC/DC变换单元210和所述DSP控制单元220可以集成为带DSP的单向DC/DC变换器。在本实用新型的另一个优选实施例中，所述DSP控制单元220可以是整流单元中的DSP模块。当然，在本实用新型的其他优选实施例中，也可以采用单独的DSP控制单元，这些都落入本实用新型的保护范围。
所述DSP控制单元220可以获取所述电池模块400的充电电流，并将其与充电阈值电流进行比较，从而基于比较结果流限流所述单向DC/DC变换单元210，也可以获取每个单向DC/DC变换单元的输出电流，并将其与对应的输出阈值电流进行比较，从而基于比较结果流限流对应的所述单向DC/DC变换单元210。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述检测限流模块200可以进一步包括电流检测电阻，用于检测所述检测电流。在本实用新型的另一个优选实施例中，所述检测限流模块200可以进一步包括霍尔传感器，用于检测所述检测电流。在本实用新型的其他优选实施例中，所述检测限流模块200还可以采用其他任何已知的电流检测方法或者器件来获取检测电流，例如任何已知的内置电流检测软件等等，这些都落入本实用新型的保护范围。
在本实施例中，交流输入正常时，所述整流模块100正常工作，整流模块 100带负载500运行，单向DC/DC变换单元210-单向导通模块300构成的充电回路被直流母线局部短路，单向导通模块300反向截止。所述DSP控制单元220获取所述电池模块400的充电电流，如果发现充电电流超过充电阈值电流，就地控制单向DC/DC变换单元210进行限流，限流过程可短至0.1秒(100 毫秒)内。
图3是本实用新型的第二优选实施例的直流不间断供电系统的电路示意图。如图3所示，本实用新型的直流不间断供电系统，包括：整流模块100、检测限流模块200、单向导通模块300和电池模块400。所述检测限流模块200 包括单向DC/DC变换单元、DSP控制单元和电流检测电阻213。
在图3所示的优选实施例中，所述整流模块100包括多个整流单元110，每个所述整流单元100的输入端连接所述交流输入端、输出端连接所述直流母线。在图3所示的优选实施例中，所述单向DC/DC变换单元和所述DSP控制单元集成为带DSP的单向DC/DC变换器211。所述带DSP的单向DC/DC变换器的输入电压和输出电压相等。如图3所示，所述带DSP的单向DC/DC变换器的输入端连接所述直流母线、输出端经所述电流检测电阻213连接所述电池模块400、DSP采样端连接所述电流检测电阻213以采样所述电池模块400 的充电电流作为检测电流。所述单向导通模块300包括电池放电二极管311，所述电池放电二极管311的阳极连接所述带DSP的单向DC/DC变换器211的输出端和电池模块400、阴极连接所述直流母线和所述带DSP的单向DC/DC 变换器211的输入端。
在图3所示的优选实施例中，设置了带DSP的单向DC/DC变换器211(即有DSP的单方向充电器)和电池放电二极管311。带DSP的单向DC/DC变换器211的输出电压与输入电压相等，并且并联电池放电二极管311。利用电池放电二极管311的单方向导通特性，电池模块400放电时该电池放电二极管 311正向导通，电池模块400充电则该电池放电二极管311反向截止。电池充电电流的测量由带DSP的单向DC/DC变换器211的DSP进行。
交流输入正常时，所述整流模块100正常工作，整流模块100带负载500 运行，带DSP的单向DC/DC变换器211和电池放电二极管311构成的充电回路被直流母线局部短路，电池放电二极管311反向截止。带DSP的单向DC/DC 变换器211的DSP如果发现电池充电电流超过限制，就地控制带DSP的单向 DC/DC变换器211进行限流，限流过程可短至0.1秒(100毫秒)内。
在本实用新型的进一步的优选实施例中，还可以设置与带DSP的单向 DC/DC变换器211的DSP通过CAN通信的监控模块600，其可以接收所述电池充电电流信号。
图4是本实用新型的第二优选实施例的直流不间断供电系统的电路示意图。如图4所示，本实用新型的直流不间断供电系统，包括：整流模块100、检测限流模块200、单向导通模块300、电池模块400和监控模块600。所述检测限流模块200包括单向DC/DC变换单元、DSP控制单元和电流检测电阻。
在图4所示的优选实施例中，所述整流模块100包括多个整流单元110，每个所述整流单元110的输入端连接所述交流输入端、输出端连接所述直流母线。所述单向DC/DC变换单元包括多个单向DC/DC变换器212。所述单向 DC/DC变换器212的数量与所述整流单元110的数量相等并且一一对应。在本优选实施例中，一一对应的一组单向DC/DC变换器212和整流单元110共用一个DSP控制单元。例如，可以是单向DC/DC变换器212为带DSP的单向DC/DC变换器，或者整流单元110为带DSP的整流单元。每个所述单向 DC/DC变换器212的输入端连接一个整流单元110的输出端、输出端经电流检测电阻连接电池母线、DSP采样端同样连接所述电流检测电阻以采样其采样电流作为所述检测电流。所述单向导通模块300包括电池放电二极管311，所述电池放电二极管311的阳极连接所述电池母线、阴极连接所述直流母线。
在本优选实施例中，每个整流单元110对应一个单向DC/DC变换器212，可以在其内部增加，也可以设置在其外部，优选设置在整流单元110内部并共用整流器的DSP进行控制。单向DC/DC变换器212的输出汇流成电池母线，电池母线电压与直流DC电压相等。电池母线与直流母线用电池放电二极管 311连接。利用电池放电二极管311的单方向导通特性，电池模块400放电时该电池放电二极管311正向导通，电池模块400充电则该电池放电二极管311反向截止。每个单向DC/DC变换器212由其整流单元110的DSP进行电流测量。监控模块600电池充电电流阈值换算成每个单向DC/DC变换器的电流阈值，并通过CAN通讯将每个单向DC/DC变换器的电流阈值发送给各个整流单元110的DSP。
交流输入正常时，所述整流模块100正常工作，整流模块100带负载500 运行，单向DC/DC变换器212和电池放电二极管311构成的充电回路被直流母线局部短路，电池放电二极管311反向截止。各个整流单元110的DSP如果发现其采样电流超过其对应的电流阈值，将就地控制其单向DC/DC变换器 212进行限流，限流过程可短至0.1秒(100毫秒)内。进一步地，所述监控模块600还可以通过设置在电池模块400和电池母线之间的电流检测电阻对电池充电电流进行单独测量。
虽然本实用新型是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本实用新型范围的情况下，还可以对本实用新型进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或材料，可以对本实用新型做各种修改，而不脱离本实用新型的范围。因此，本实用新型不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本实用新型权利要求范围内的全部实施方式。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种直流不间断供电系统，其特征在于，包括：整流模块、检测限流模块、单向导通模块和电池模块，所述整流模块连接在交流输入端和直流母线之间，所述检测限流模块连接在所述直流母线和所述电池模块之间，所述单向导通模块连接在所述电池模块和负载之间，所述检测限流模块包括单向DC/DC变换单元和DSP控制单元，所述DSP控制单元基于检测电流限流所述单向DC/DC变换单元。
2.根据权利要求1所述的直流不间断供电系统，其特征在于，所述整流模块包括至少两个整流单元，每个所述整流单元的输入端连接所述交流输入端、输出端连接所述直流母线。
3.根据权利要求2所述的直流不间断供电系统，其特征在于，所述单向DC/DC变换单元和所述DSP控制单元集成为带DSP的单向DC/DC变换器，所述检测限流模块包括电流检测电阻，所述带DSP的单向DC/DC变换器的输入电压和输出电压相等，所述带DSP的单向DC/DC变换器的输入端连接所述直流母线、输出端连接所述电池模块、DSP采样端连接所述电流检测电阻以采样所述电池模块的充电电流作为所述检测电流，所述带DSP的单向DC/DC变换器基于所述检测电流和充电限流阈值控制其自身进行限流。
4.根据权利要求3所述的直流不间断供电系统，其特征在于，所述单向导通模块包括电池放电二极管，所述电池放电二极管的阳极连接所述带DSP的单向DC/DC变换器的输出端和所述电池模块、阴极连接所述直流母线和所述带DSP的单向DC/DC变换器的输入端。
5.根据权利要求2所述的直流不间断供电系统，其特征在于，所述单向DC/DC变换单元包括至少两个单向DC/DC变换器，所述单向DC/DC变换器的数量与所述整流单元的数量相等并且一一对应，一一对应的一组单向DC/DC变换器和整流单元共用一个DSP控制单元，所述检测限流模块包括电流检测电阻，每个所述单向DC/DC变换器的输入端连接一个整流单元的输出端、输出端连接电池母线、DSP采样端连接所述电流检测电阻以采样其采样电流作为所述检测电流，所述电池母线连接所述电池模块。
6.根据权利要求5所述的直流不间断供电系统，其特征在于，进一步包括监控模块，所述监控模块用于将电池充电电流阈值换算成每个单向DC/DC变换器的电流阈值，每个DSP控制单元基于其对应的单向DC/DC变换器的电流阈值和所述采样电流控制限流所述单向DC/DC变换器。
7.根据权利要求6所述的直流不间断供电系统，其特征在于，所述单向导通模块包括电池放电二极管，所述电池放电二极管的阳极连接所述电池母线、阴极连接所述直流母线。
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| CN202122956309.6U CN216699606U (zh) | 2021-11-26 | 2021-11-26 | 一种直流不间断供电系统 |
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| CN202122956309.6U CN216699606U (zh) | 2021-11-26 | 2021-11-26 | 一种直流不间断供电系统 |
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| CN202122956309.6U Active CN216699606U (zh) | 2021-11-26 | 2021-11-26 | 一种直流不间断供电系统 |
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