CN220066963U - 一种分布式直流电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种分布式直流电源，包括EMC保护电路、整流电路、无源PFC电路和升压模块，其中：EMC保护电路的输入端接入交流输入，输出端与整流电路连接；整流电路将接收到的交流电整流为直流电后输入无源PFC电路；无源PFC电路的输出端分别与蓄电池、升压模块的输入端连接，且蓄电池的输出端与升压模块的输入端连接；EMC保护电路、整流电路、无源PFC电路、蓄电池分别与智能控制模块电连接，蓄电池受智能控制模块的控制在充电和放电两种状态下切换。本实用新型的有益效果为：架构合理，转换效率高，运行更加安全可靠，装置具备通讯、报警功能，可以方便地实现无人值守的远程自动化管理。

Description

一种分布式直流电源

技术领域

本实用新型涉及电学领域，具体涉及一种分布式直流电源。

背景技术

分布式直流电源装置是一种新型的直流电源设备，主要应用于小型开关站和用户末端，为二次控制线路(如微机保护等智能终端及指示灯、模拟指示器等)提供可靠的不间断工作电源，避免交流失电时导致微机保护失去保护作用，解决因操作过电压及谐波等因素使UPS失效从而导致微机保护失效的问题。同时还可为符合装置功率要求的一次开关设备(弹簧机构真空断路器、永磁机构真空断路器、电动负荷开关等)提供直流操作电源。现有技术中的分布式直流电源装置，存在体积大、安装工程量大、维护成本高、线损较大、电池使用寿命低等问题，不满足实际生产需求。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种分布式直流电源。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的一种分布式直流电源，包括EMC保护电路、整流电路、无源PFC电路和升压模块，其中：EMC保护电路的输入端接入交流输入，输出端与整流电路连接；整流电路将接收到的交流电整流为直流电后输入无源PFC电路；无源PFC电路的输出端分别与蓄电池、升压模块的输入端连接，且蓄电池的输出端与升压模块的输入端连接；EMC保护电路、整流电路、无源PFC电路、蓄电池分别与智能控制模块电连接，蓄电池受智能控制模块的控制在充电和放电两种状态下切换。

较佳的，整流电路为全桥整流电路。

较佳的，无源PFC电路与蓄电池之间连接有充电管理模块。

较佳的，升压模块包括推挽变换电路、整流滤波电路和反馈控制电路；推挽变换电路的输入端分别与无源PFC电路、蓄电池连接，输出端与整流滤波电路连接，整流滤波电路的输出端为直流输出；推挽变换电路、整流滤波电路上连接有反馈控制电路。

较佳的，智能控制模块包括MCU单元、电压采样单元、告警单元和蜂鸣器；MCU单元分别与蓄电池、电压采样单元和告警单元连接；蜂鸣器与告警单元连接。

较佳的，充电管理模块包括控制芯片，控制芯片通过I C总线与充电管理芯片连接，通过IC总线配置充电管理芯片内的充电参数，充电管理芯片按照充电参数对蓄电池进行充电。

较佳的，反馈控制电路包括滑模变结构控制器、脉冲宽度调制器和功率开关管驱动器；滑模变结构控制器接收传递函数信号，依次与脉冲宽度调制器、功率开关管驱动器连接，功率开关管驱动器作用于推挽变换电路。

较佳的，智能控制模块还包括温度检测模块和风扇控制器；风扇控制器与风扇电连接，控制其启停状态及转速；温度检测模块和风扇控制器分别与MCU单元连接。

较佳的，智能控制模块还包括通信模块；通信模块与MCU单元连接，并与云服务器远程通信连接。

本实用新型的有益效果在于：架构合理，转换效率高，运行更加安全可靠，装置具备通讯、报警功能，可以方便地实现无人值守的远程自动化管理。

附图说明

附图1是一幅较佳实施方式的分布式直流电源的结构示意图；

图中：1-EMC保护电路、2-整流电路、3-无源PFC电路、4-蓄电池、5-升压模块、6-智能控制模块、31-充电管理模块、51-推挽变换电路、52-整流滤波电路、53-反馈控制电路、61-MCU单元、62-电压采样单元、63-告警单元、64-蜂鸣器、65-温度检测模块、66-风扇控制器、67-通信模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明：

参阅图1所示，一种分布式直流电源，包括EMC保护电路1、整流电路2、无源PFC电路3和升压模块5，其中：EMC保护电路1的输入端接入交流输入，输出端与整流电路2连接；整流电路2为全桥整流电路，整流电路2将接收到的交流电整流为直流电后输入无源功率因数矫正(PFC)电路3；且在无源PFC电路3与蓄电池4之间连接有充电管理模块31。无源PFC电路3是为了提高用电设备功率因数，功率因数是用来衡量用电设备用电效率的参数，低功率因数代表低电力效能，无源PFC电路3的输出端分别与蓄电池4、升压模块5的输入端连接，且蓄电池4的输出端与升压模块5的输入端连接，蓄电池才用2块串联12V蓄电池，升压模块5为DC/DC升压模块；EMC保护电路1、整流电路2、无源PFC电路3、蓄电池4分别与智能控制模块6电连接，蓄电池4通过智能控制模块6的控制在充电和放电两种状态下切换。

分布式直流电源直接安装在智能开关柜的仪表箱内，节省了占地面积，且减少电缆使用量，在智能开关柜台数不多的情况下，安装分布式直流电源的总价低于直流屏系统，节省了运行成本。且这种分布式供电方式，在某一回路发生故障时，其他回路的电源装置不受影响，其用电可靠性也有极大提高。

升压模块5包括推挽变换电路51、整流滤波电路52和反馈控制电路53；推挽变换电路51的输入端分别与无源PFC电路3、蓄电池4连接，其输出端与整流滤波电路52连接，整流滤波电路52的输出端为直流输出；推挽变换电路51、整流滤波电路52上连接有反馈控制电路53。

智能控制模块6包括MCU单元61、电压采样单元62、告警单元63和蜂鸣器64；MCU单元61分别与蓄电池4、电压采样单元62和告警单元63连接；蜂鸣器64与告警单元63连接。

充电管理模块31包括控制芯片，控制芯片通过I2C总线与充电管理芯片连接，通过I2C总线配置充电管理芯片内的充电参数，充电管理芯片按照充电参数对蓄电池4进行充电。

反馈控制电路53包括滑模变结构控制器、脉冲宽度调制器和功率开关管驱动器；滑模变结构控制器接收传递函数信号，依次与脉冲宽度调制器、功率开关管驱动器连接，功率开关管驱动器作用于推挽变换电路51。

智能控制模块6还包括温度检测模块65和风扇控制器66；风扇控制器66与风扇电连接，控制其启停状态及转速；温度检测模块65和风扇控制器66分别与MCU单元61连接。

智能控制模块6还包括通信模块67；通信模块67与MCU单元61连接，并与云服务器远程通信连接。

EMC保护电路1、整流电路2和无源PFC电路3组成了AC/DC交流输入模块，该AC/DC交流输入模块分别与升压模块5和电池管理模块(充电管理模块31和蓄电池4)连接，智能控制模块6通过通讯线将以下各监控单元采集的信息进行统一管理，控制AC/DC交流输入模块、电池管理模块、通信模块67以及告警输出控制电路(告警单元63和蜂鸣器64)。

使用时，当EMC保护电路1有交流电输入时，电能分为两路，一路依次沿“EMC保护电路1——整流电路2——无源PFC电路3——升压模块5”的路线从交流输入变为直流输出，给负载供电，三相交流输入首先通过EMC保护，消除电磁干扰，提高装置抗干扰能力，保证后级电路的安全，三相交流经过整流和PFC电路后转换为直流电；另一路依次沿“EMC保护电路1——整流电路2——无源PFC电路3——充电管理模块31——蓄电池4”的路线给蓄电池4充电，同时进行智能充放电管理，具备定时自动均充、自动转浮充功能。

当EMC保护电路1失去交流电输入时，智能控制模块6执行切换动作，使电能变为沿“蓄电池4——升压模块5”的路线输出，从而保证电能的不间断供应。另外，在智能控制模块6执行切换动作时，同时由告警单元63控制蜂鸣器64发出报警。当蓄电池放电至过欠压时，装置通过蜂鸣器64发出报警信号，并停止直流输出以保护蓄电池。

同时，在本实用新型作业过程中，温度检测模块65持续检测本实用新型所处封装容器的内部温度，在测得内部温度过高时由风扇控制器66自动开启风扇进行散热，保护内部器件，温度回落后风扇控制器66自动关闭风扇，降低功耗。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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,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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种分布式直流电源，包括EMC保护电路(1)、整流电路(2)、无源PFC电路(3)和升压模块(5)，其特征在于：所述EMC保护电路(1)的输入端接入交流输入，输出端与整流电路(2)连接；所述整流电路(2)将接收到的交流电整流为直流电后输入无源PFC电路(3)；所述无源PFC电路(3)的输出端分别与蓄电池(4)、升压模块(5)的输入端连接，且蓄电池(4)的输出端与升压模块(5)的输入端连接；所述EMC保护电路(1)、整流电路(2)、无源PFC电路(3)、蓄电池(4)分别与智能控制模块(6)电连接，蓄电池(4)受智能控制模块(6)的控制在充电和放电两种状态下切换。

2.如权利要求1所述的一种分布式直流电源，其特征在于：所述整流电路(2)为全桥整流电路。

3.如权利要求1所述的一种分布式直流电源，其特征在于：所述无源PFC电路(3)与蓄电池(4)之间连接有充电管理模块(31)。

4.如权利要求1所述的一种分布式直流电源，其特征在于：所述升压模块(5)包括推挽变换电路(51)、整流滤波电路(52)和反馈控制电路(53)；所述推挽变换电路(51)的输入端分别与无源PFC电路(3)、蓄电池(4)连接，输出端与整流滤波电路(52)连接，整流滤波电路(52)的输出端为直流输出；所述推挽变换电路(51)、整流滤波电路(52)上连接有反馈控制电路(53)。

5.如权利要求1所述的一种分布式直流电源，其特征在于：所述智能控制模块(6)包括MCU单元(61)、电压采样单元(62)、告警单元(63)和蜂鸣器(64)；所述MCU单元(61)分别与蓄电池(4)、电压采样单元(62)和告警单元(63)连接；所述蜂鸣器(64)与告警单元(63)连接。

6.如权利要求3所述的一种分布式直流电源，其特征在于：所述充电管理模块(31)包括控制芯片，控制芯片通过IC总线与充电管理芯片连接，通过IC总线配置充电管理芯片内的充电参数，充电管理芯片按照充电参数对蓄电池(4)进行充电。

7.如权利要求4所述的一种分布式直流电源，其特征在于：所述反馈控制电路(53)包括滑模变结构控制器、脉冲宽度调制器和功率开关管驱动器；所述滑模变结构控制器接收传递函数信号，依次与脉冲宽度调制器、功率开关管驱动器连接，功率开关管驱动器作用于推挽变换电路(51)。

8.如权利要求5所述的一种分布式直流电源，其特征在于：所述智能控制模块(6)还包括温度检测模块(65)和风扇控制器(66)；所述风扇控制器(66)与风扇电连接，控制其启停状态及转速；所述温度检测模块(65)和风扇控制器(66)分别与MCU单元(61)连接。

9.如权利要求5所述的一种分布式直流电源，其特征在于：所述智能控制模块(6)还包括通信模块(67)；所述通信模块(67)与MCU单元(61)连接，并与云服务器远程通信连接。