智能微型直流操作电源的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种智能微型直流操作电源，将免维护铅酸蓄电池、智能高频充电模块（自冷型）和输入输出馈线回路高度集成为一个整体，直接替代原有的直流屏电源或交流操作电源，包括箱体，工作状态指示灯，电池组，凹型把手，交流输入开关、直流输出开关，报警消音开关，箱体上设置有过欠压继电器、充电控制器，充电控制器包括防雷电磁干扰（EMI）滤波器、全桥整流器、无源功率因数校正（PFC）控制器、DC/DC变换器、电源控制器、平滑滤波器、高频变压器。充电控制器设置有工作状态指示灯，充电控制器上端并列设置有交流输入开关、直流输出开关。本实用新型具有体积小、拆卸方便、节约能源和成本、减少人力物力等优点。
【专利说明】智能微型直流操作电源
【技术领域】
[0001]本发明属于工业直流电源领域，特别是涉及能够替代传统直流屏的一种智能微型直流操作电源。
【背景技术】
[0002]直流操作电源主要用于发电厂、变电站、开闭所、和用户终端等场合，为一次设备(如断路器的操作机构)和二次仪表(如微机线路保护装置)提供可靠的不间断直流电源。直流操作电源安装于开关柜内部的独立空间，组成可隔离故障的直流供电系统，提高原有直流电源的可靠性，也可以挂墙安装，为开关柜的终端用户提供小型直流操作电源。
[0003]长久以来，高低压电气设备的分合闸、保护装置、应急照明都是靠直流屏系统来完成的，使得行业内一用到直流系统就使用直流屏，常用规格有20AH，40AH，65AH直流屏。但是实际上在一些负载并不大，二次保护装置数量少的地方使用直流屏存在资源浪费的现象，而且直流屏体积大，充电模块、蓄电池维护成本比较高，拆卸安装以及接线都比较费事，更换维护的成本对于用户也是一笔很大的开支。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于提供一种体积小、拆卸方便、节约能源和成本、减少人力物力的智能微型直流操作电源。
[0005]为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案是:一种智能微型直流操作电源，包括箱体，工作状态指示灯，电池组，交流输入开关、直流输出开关，所述电池组设置在箱体内，所述箱体上设置有过欠压继电器、充电控制器，所述充电控制器包括防雷电磁干扰(EMI)滤波器、全桥整流器、无源功率因数校正(PFC)控制器、DC/DC变换器、电源控制器、平滑滤波器，所述电源控制器负责脉冲宽度调制(PWM)信号产生及控制，保证输出稳定，同时对模块各部分进行保护，提供接口保护:通讯接口，过温保护，均流控制，输出过压、输出限流、输出短路保护。
[0006]优选地，所述充电控制器采用攻丝螺丝固定在箱体外壳上。
[0007]优选地，所述充电控制器后端采用热插拔端子，充电控制器后端子线预留一定长度，可实现充电控制器在箱体外热插拔。
[0008]优选地，所述箱体的内面板上设置有报警消音开关，过欠压继电器告警功能经设定后，当出现故障，内部蜂鸣器发出告警音，通过报警消音开关实现关闭告警声音。
[0009]优选地，所述箱体上还设置有三角钥匙，散热风扇、百叶散热口，所述散热风扇位于充电控制器的正上方，与箱体相连，三角钥匙和百叶散热口设置在箱体右侧门面板上。
[0010]上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果:
[0011]1、体积比直流屏小很多，运输、维护、拆卸、安装减少了人力物力，但是功能却跟直流屏一样，摆放空间随意，可以放置于高低压柜体顶部，也可以壁挂在墙壁上，不占空间。
[0012]2、节约了成本。在保持直流屏原有的功能上，不仅节约了生产成本，也减少了使用维护成本，为工业直流系统以后的发展方向提供了一个参考方向。以往直流屏电池维护，充电部分维护是一笔很大的开支，智能微型直流操作电源的维护简单方便、安全，接线不复杂，维护成本低于一般直流屏的一半以上。节约事故抢修时间，能在各种恶劣条件下工作。
[0013]3、低功耗，高效能。充电回路设计为全球先进的PWM脉宽调制技术，电路效能高达98%。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]附图1为本实用新型实施例的立体结构示意图；
[0016]附图2为本实用新型实施例的电池组主视图；
[0017]附图3为本实用新型实施例的充电控制器工作原理框图；
[0018]图中，1、箱体；2、过欠压继电器；3、散热风扇；4、交流输入开关；5、充电控制器；6、工作状态指示灯；7、三角钥匙；8、百叶散热口 ；9、电池组；10、直流输出开关。
【具体实施方式】
[0019]本实用新型提供的智能微型直流操作电源又称分布式直流电源或者嵌入式直流电源，微型直流操作电源是将免维护铅酸蓄电池、智能高频充电控制器(自冷型)和输入输出馈线回路高度集成为一个整体，输出220V (或110V)直流操作电源装置，相当于7.2AH/220V (或110V)高频开关电源直流电源，直接替代原有的直流屏电源或交流操作电源。
[0020]本实用新型提供的智能微型直流操作电源的特点是可直接驱动断路器(或负荷开关)的弹簧机构储能、分闸、合闸，特别适用于VD4、VS1等型号的真空断路器；充电模块采用高频开关电源技术，体积小，重量轻；内置免维护蓄电池，长寿命，后备时间长；自动对蓄电池充电，保证电池充足；设计合理，易维护，便于观察。
[0021]本实用新型提供的智能微型直流操作电源的工作温度:_5°C —+40°C，储存温度:_15°C—+40°C，相对湿度:10% — 90%无凝露，大气压力:80— 106KPa。
[0022]额定输入电压:220VAC，50Hz ;输出电压:220VDC (或110VDC);输出容量:连续(1H) 600W，瞬时输出功率(3s)8500W ;整机重量:60Kg/套(220VDC)，40Kg/套(110VDC);适用高压开关柜数量:6台及以下；告警整定:在工作电压范围内任意值。
[0023]下面结合附图对本使用新型的【具体实施方式】做出进一步详细阐述。
[0024]如图1、图2所示，一种智能微型直流操作电源，包括箱体I，工作状态指示灯6，电池组9，凹型把手(未示出)，交流输入开关4、直流输出开关10、凹型把手设置在箱体I的两侧，可实现便携运输，电池组9设置在箱体I内，如图3所示，打开箱体I的门面板即可看见电池组9。箱体I上设置有过欠压继电器2、充电控制器5，如图3所示，充电控制器5包括防雷电磁干扰(EMI)滤波器、全桥整流器、无源功率因数校正(PFC)控制器、DC/DC变换器、电源控制器、平滑滤波器，电源控制器负责脉冲宽度调制(PWM)信号产生及控制，保证输出稳定，同时对模块各部分进行保护，提供接口保护:通讯接口，过温保护，均流控制，输出过压、输出限流、输出短路保护。充电控制器5设置有工作状态指示灯6，充电控制器5上端并列设置有交流输入开关4、直流输出开关10。
[0025]充电控制器5采用攻丝螺丝固定在箱体I外壳上，只需十字刀轻松一拧，
[0026]便可卸下控制模块。
[0027]充电控制器5后端采用热插拔端子，充电控制器5后端子线预留一定长度，可实现充电控制器5在箱体I外热插拔。
[0028]箱体I的内面板上设置有报警消音开关(未示出)，过欠压继电器2告警功能经设定后，当出现故障，内部蜂鸣器发出告警音，通过报警消音开关可实现关闭告警声音。
[0029]箱体I上还设置有三角钥匙7，散热风扇3、百叶散热口 8，散热风扇3位于充电控制器5的正上方，与箱体I相连。三角钥匙7和百叶散热口 8设置在箱体I右侧门面板上。
[0030]如图2所示，充电控制器工作时，交流输入首先经防雷EMI滤波，该部分电路可以有效吸收雷击残压和电网尖峰，保证模块后通级电路的安全。交流经全桥整流后转换成高压直流电，然后进行无源PFC，经PWM脉冲宽度调制将信号传至DC/DC变换器，转换成脉动直流，经PWM脉冲宽度调制电路后脉动直流转换为高频交流再经高频变压器隔离降压后全桥整流，经平滑滤波保护输出。充电控制器电源控制部分负责PWM信号产生及控制，保证输出稳定，同时对模块各部分进行保护，提供“四遥”接口保护:通讯接口，过温保护，均流控制，输出过压、输出限流、输出短路保护。用高频软开关技术，模块转换效率大大提高，最高可达93%。
[0031]电源控制部分的保护功能可以达到以下几种保护:
[0032]输出过压保护:输出电压过高对用电设备会造成灾难性事故，为杜绝此类情况发生，模块内有过压保护电路，出现过压后模块自动锁死，相应模块故障指示灯亮，故障模块自动退出工作而不影响整个系统正常运行；过压保护点设为235V (I1V:对应124V)。
[0033]输出限流保护:每个模块的输出功率受到限制，输出电流不能无限增大，因此每个模块输出电流最大限制为额定输出电流的105倍，如果超负荷，模块自动调低输出电压以保护模块。
[0034]输出短路保护:输出短路时模块在瞬间把输出电压拉低到零，限制短路电流在限流点之下，此时模块输出功率很小，以达到保护模块的目的。模块可长期工作在短路状态，不会损坏，排除故障后模块可自动恢复工作。
[0035]模块并联保护:每个模块内部均有并联保护电路，绝对保证故障模块自动退出系统，而不影响其它正常模块工作。
[0036]过温保护:过温保护主要是保护大功率变流器件，这些器件的结温和电流过载能力均有安全极限值，正常工作情况下，系统设计留有足够余量，在一些特殊环境下，如环境温度过高、风机停转等情况下，模块检测散热器温度超过80°C时自动关机保护，温度降低到75 °C时模块自动启动。
[0037]过流保护:过流保护主要保护大功率变流器件，在变流的每一个周期，如果通过电流超过器件承受电流，关闭功率器件，达到保护功率器件的目的。过流保护可自动恢复。原理为各模块均流单元采集各自模块输出电流，按同一放大系数放大，输出到均流母线上，各均流单元比较母线电压，经误差放大后调节模块输出电压，使各模块输出电流趋于一致。使其均分负载不平衡度小于3%，优于部颁标准5%。模块故障时，自动脱离均流母线。
[0038]本文中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本【技术领域】普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种智能微型直流操作电源，包括箱体，工作状态指示灯，电池组，交流输入开关、直流输出开关，所述电池组设置在箱体内，其特征在于:所述箱体上设置有过欠压继电器、充电控制器，所述充电控制器包括防雷电磁干扰(EMI)滤波器、全桥整流器、无源功率因数校正(PFC)控制器、DC/DC变换器、电源控制器、高频变压器、平滑滤波器，所述电源控制器负责脉冲宽度调制(PWM)信号产生及控制，保证输出稳定，同时对模块各部分进行保护，提供接口保护:通讯接口，过温保护，均流控制，输出过压、输出限流、输出短路保护。
2.根据权利要求1所述的一种智能微型直流操作电源，其特征在于所述充电控制器采用攻丝螺丝固定在箱体外壳上。
3.根据权利要求1所述的智能微型直流操作电源，其特征在于所述充电控制器后端采用热插拔端子，充电控制器后端子线预留一定长度，可实现充电控制器在箱体外热插拔。
4.根据权利要求1所述的一种智能微型直流操作电源，其特征在于所述箱体的内面板上设置有报警消音开关，过欠压继电器告警功能经设定后，当出现故障，内部蜂鸣器发出告警音，通过报警消音开关实现关闭告警声音。
5.根据权利要求1所述的一种智能微型直流操作电源，其特征在于所述箱体上还设置有三角钥匙，散热风扇、百叶散热口，所述散热风扇位于充电控制器的正上方，与箱体相连，三角钥匙和百叶散热口设置在箱体右侧门面板上。
【文档编号】H02J7/00GK204131220SQ201420587980
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月13日 优先权日:2014年10月13日
【发明者】高勇华, 高艺 申请人:湖南逸华电源有限公司