专利名称：智能高频开关直流电源柜的制作方法
技术领域：
本实用新型属电器设备技术领域，具体涉及一种智能高频开关直流电源柜。
本实用新型设计的智能高频开关直流电源柜，由柜体、电池、控制电路组成。其中，控制电路部分由交流输入单元、交流-直流功率变换输出单元、直流目动调压单元、电池单元以及可编程控制器(PLC)监控单元、显示操作单元经电路连接组成。电原理图见
图1和图2所示。
1、本实用新型中，交流输入单元由交流断路器QF1、交流检测PUM-CF3-1、交流接触器K1组成交流第I路输入。交流断路器QF2、交流检测PUM-CF3-2、交流接触器K2组成交流第II路输入。第I路交流电U1、V1、W1连接在交流断路器QF1上，经过交流检测PUM-CF3-1再连接至交流接触器K1后与交流第II路相联接。第II路交流电U2、V2、W2连接在交流断路器QF2上，经过交流检测PUM-CF3-2再连接至交流接触器K2后与交流第I路相联接。见图1所示。
K1的线圈K1-1与K2的辅助触点K2-2相联接再经过交流检测PUM-CF3-3控制触点联接在U1与N相之间。
K2的线圈K2-2与K1的辅助触点K1-2相联接再经过交流检测PUM-CF3-4控制触点联接在U2与N相之间。
如果交流第I路有电，交流检测PUM-CF3-3控制触点闭合，K1-1得电，K1闭合，交流第I路电源就经过QF1、K1送至QF3、QF4，同时K1的辅助触点K1-2打开，防止K2吸合引起交流第I路与交流第II路短路。
如果交流第I路失电，同时交流第II路有电，交流检测PUM-CF3-4控制触点闭合，K2-1得电，K2闭合，交流第II路电源就经过QF2、K2送至QF3、QF4，同时K2的辅助触点K2-2打开，防止K1吸合引起交流第I路与交流第II路短路。
经过检测处理后的二路交流电源在交流接触器K1、K2后相联接，根据交流第I路优先的原则，将交流输入电源送至交流断路器QF3和QF4。QF3与充电模块1、充电模块2的输入U、V、W联接。QF4与控制模块1、控制模块2的输入U、V、W联接。
2、充电模块1、充电模块2、控制模块1、控制模块2将交流电转换成直流电，从而组成交流-直流功率变换输出单元，其中，充电模块1输出与充电模块2的输出并联后与合闸母线+WO相联，控制模块1、控制模块2的输出并联后与控制母线+WC相联，充电模块1、充电模块2、控制模块1、控制模块2的负极并接在一起后与公共负母线-WO/-WC相联。见图1所示。
在合闸母线+WO上得到的是充电模块1、充电模块2变换的直流电源。在外部交流电源正常时充电模块1、充电模块2变换的直流电源对电池BATT1---BATT18进行均充电或浮充电。
在控制母线+WC上得到的是控制模块1、控制模块2变换的直流电源。在外部交流电源正常时控制模块1、控制模块2变换的直流电源对外部直流负载提供直流电源。
3、KA1、KA2、KA3是直流自动调压的继电器。直流熔断器FU3与KA1-1、KA2-1、KA3-1线圈相联接后分别与开关SA1的3、5、7脚相联，开关SA1的2、4、6、8脚并接后与-WO/-WC相联。KA1-1、KA2-1、KA3-1线圈分别通过隔离二极管与PLC的控制触点相联。以上构成直流自动调压单元。见图1所示。
当外部交流电源断电时，PLC根据控制母线+WC的电压值的大小，控制KA1、KA2、KA3的闭合或开启，KA1闭合，短接V01。KA2闭合，短接V02。KA3闭合，短接V03。根据KA1、KA2、KA3闭合(即V01、V02、V03的短接)的情况，由电池组供给的合闸母线的电压经过V01、V02、V03的不同压降调节，使控制母线输出保持在额定的直流电压上，保证了交流断电情况下，控制母线有直流电源输出。
4、电池BATT1---BATT18全部串联后，正极经过熔断器FU1与合闸母线+WO联接、负极经过熔断器FU2与公共负母线-WO/-WC相联，构成电池单元，见图2所示。电池经过断路器QF20与外部的负载联接，作为电池活化使用。
5、熔断器FU6一端接在控制母线+WC上，另一端经过开关QF5后联接至可编程控制器(PLC)上，同时经过熔断器FU7连接回控制母线-WC，构成回路，提供可编程控制器(PLC)的工作电源、主监控器的工作电源以及模块监控、交流系统监控、单体电池检测、直流系统监控的工作电源。以上构成编程控制器监控单元。见图2所示。
本实用新型中，监控单元采用高速、高性能可编程逻辑控制器(PLC)对系统中各组成单元进行实时扫描及控制。对交流两路电压值，充电模块充电电压值、输出电流值，控制母线模块电压值、输出电流值，控制母线电压值、控制母线输出电流值，电池组电压值，单体电池电压值，母线(控制母线、合闸母线)绝缘电阻，环境温度进行实时监测，根据监测的数值送出控制信号控制充电模块、控制母线模块的运行状态，向控制母线提供高品质的直流输出。便于对失效电池及时剔除。同时将检测的电压值、电流值、绝缘电阻值、温度值送至智能型彩色触摸式液晶屏显示。高速、高性能可编程逻辑控制器(PLC)还配备有标准的RS232或RS485接口，可与中央计算机或普通微机进行双向通讯，发出各电压值与电流值及绝缘电阻值、温度值、各单体电池电压值的测量值及各种故障信号，也可接收中央计算机或普通微机对直流柜的操作控制。
本实用新型中，功率输出单元选用原装进口高频开关电源模块或国产高频开关电源模块。采用N+2冗余模式设计。高频开关电源模块具有自动均流功能，个别模块故障后，将自动退出运行，不影响系统的正常运行，输出电流由其余的正常模块自动平均分担，保证了直流柜始终处于最佳运行状态。模块可带电热插拔，使维护工作极其简便。高频开关电源模块采用功率因素校正技术及相位校正技术，减小了系统对电网的谐波影响。
显示操作单元采用彩色触摸式液晶显示器。操作界面直观，可方便地设置系统的运行参数及调整整流电源模块的开关机，进一步提高了系统的可靠性。
本实用新型的结构配置有效的解决了原有系统配置存在的缺点，其主要优点如下1、控制母线的供电是由单独的高频开关电源进行供电，调压硅链处于备用状态，只有当控制母线模块发生故障或者在交流失电的情况下，调压硅链才投入工作，解决了调压硅链因长期处于工作状态给系统带来的不稳定因素及功耗。
2、功率输出回路中的充电回路和控制母线回路分别单独设置模块，充电模块处于热备份工作状态，一旦控制回路输出模块因故障全部不能输出，则充电单元的模块才经过硅链降压装置不间断地向控制母线输出，保证控制母线不断电。
3、新的系统配置仅增加了2块模块，但整个系统不仅是N+1备份，而是N+2的备份了。大大提高了整个系统的可靠性。
4、其次，新的系统配置还选用智能型LCD液晶控制屏，对电源系统的电压、电流实时监测，并增加了单体电池组的巡检功能，能使直流系统工作的过程中对单体电池组的电压实现实时监控，能及时发现性能不良的单体电池组，以便能采取有效措施，延长电池的使用寿命。同时，使直流屏的操作更加方便、直观。
5、全密封免(少)维护铅酸电池工作状态受环境温度影响甚大，乃至影响它的正常使用寿命。为了解决此薄弱环节，我公司运用微机和通讯技术，采用了单体电池自适应充电技术，同时结合电池的V-T曲线(均充电压、浮充电压与温度的关系曲线，即环境温度升高时，电池均充、浮充电压能自动降低，反之则升高)。自动调整电池均充电压及浮充电压。每个单体电池的充电电流随电池自身的容量、电压、环境温度的会有所不同，容量低的电池充电电流自动增大。这样能使电池组始终工作于最佳满容量状态，确保达到它的使用寿命，同时根据电池在系统中运行的环境参数，对每个电池的电压曲线进行监控。
图2为本实用新型中电池单元、监控单元电原理图。图1与图2中的三线+WC、+WC、-W0/WC对应连接，构成电路整体。
图3为本实用新型的屏面布置图示。
权利要求1.一种智能高频开关直流电源柜，由柜体、电池、控制电路组成，其特征在于控制电路由交流输入单元、交流-直流功率变换输出单元、直流目动调压单元、电池单元以及可编程控制器(PLC)监控单元、显示操作单元经电路连接组成。
2.根据权利要求1所述的电源柜，其特征在于交流输入单元由交流断路器QF1、交流检测PUM-CF3-1、交流接触器K1组成交流第I路输入。交流断路器QF2、交流检测PUM-CF-2、交流接触器K2组成交流第II路输入；第I路交流电U1、V1、W1连接在交流断路器QF1上，经过交流检测PUM-CF3-1再连接至交流接触器K1后与交流第II路相联接；第II路交流电U2、V2、W2连接在交流断路器QF2上，经过交流检测PUM-CF3-2再连接至交流接触器K2后与交流第I路相联接。
3.根据权利要求1所述的电源柜，其特征在于交流-直流功率变换输出单元由充电模块1、充电模块2、控制模块1、控制模块2组成，其中充电模块1输出与充电模块2的输出并联后与合闸母线+WO相联，控制模块1、控制模块2的输出并联后与控制母线+WC相联，充电模块1、充电模块2、控制模块1、控制模块2的负极并接在一起后与公共负母线-WO/-WC相联。
4.根据权利要求1所述的电源柜，其特征在于直流自动调压单元由继电器KA1、KA2、KA3经电路连接构成，其中直流熔断器FU3与KA1-1、KA2-1、KA3-1线圈相联接后分别与开关SA1的3、5、7脚相联，开关SA1的2、4、6、8脚并接后与-WO/-WC相联；KA1-1、KA2-1、KA3-1线圈分别通过隔离二极管与PLC的控制触点相联。
5.根据权利要求1所述的电源柜，其特征在于电池BATT1---BATT18全部串联后，正极经过熔断器FU1与合闸母线+WO联接、负极经过熔断器FU2与公共负母线-WO/-WC相联。
6.根据权利要求1所述的电源柜，其特征在于熔断器FU6一端接控制母线+WC，另一端经过开关QF5后接可编程控制器(PLC)，同时经过熔断器FU7连接控制母线-WC，构成回路，提供可编程控制器(PLC)的工作电源、主监控器的工作电源以及模块监控、交流系统监控、单体电池检测、直流系统监控的工作电源。
专利摘要本实用新型为一种智能高频开关直流电源柜。它采用了PWM高频开关技术，功率输出采用模块化(N+2)冗余设计，监控单元采用可编程序控制器(PLC)控制，显示操作采用智能触摸屏，系统配置灵活。本电源柜使用操作简单、自动化程度高、可靠性高、维护简便，可带电热插拔等优点。具有“遥测、遥信、遥调、遥控”功能，是新型的高品质直流操作电源，可适用于变电站、发电厂等无人值守场所。
文档编号H02J7/34GK2600969SQ03228520
公开日2004年1月21日 申请日期2003年1月23日 优先权日2003年1月23日
发明者郑晓远, 管春柏 申请人:上海宝临电器成套制造有限公司