專利名稱：一種240vdc高壓直流供電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種240VDC高壓直流供電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
240V直流供電系統(tǒng)取代目前的交流不間斷電源系統(tǒng)(UPS)早在上世紀(jì)的80年代的技術(shù)交流會(huì)上就有專家提出。由于UPS自身特有的缺點(diǎn)，決定了無(wú)法完全保障電信系統(tǒng)的安全供電和重要的自動(dòng)化儀器儀表和DCS，SIS的保障要求，其較為頻繁的自身故障給系統(tǒng)運(yùn)行帶來(lái)的事故層出不窮，給企業(yè)社會(huì)帶來(lái)了許多的負(fù)面影響和經(jīng)濟(jì)損失。在目前現(xiàn)有技術(shù)方案當(dāng)中，典型的240V直流供電系統(tǒng)如圖1所示，包括高壓直流開關(guān)電源101，將輸入的交流電源轉(zhuǎn)換成高壓直流電源；高壓直流配電屏102，整合和分配高壓直流電源，將高壓直流開關(guān)電源101和蓄電池103作為輸入，正負(fù)兩極分別通過(guò)熔斷器分配，輸出到安裝IT設(shè)備105的綜合集裝架高壓直流控制單元104 ;蓄電池103在交流電源正常時(shí)，由高壓直流開關(guān)電源101進(jìn)行均浮充電，當(dāng)交流電源故障時(shí)，自動(dòng)向IT設(shè)備提供電能，保持IT設(shè)備供電不間斷；綜合集裝架高壓直流控制單元104，與架內(nèi)需要供電的各個(gè)IT設(shè)備105連接，作為IT設(shè)備105電源輸入通、斷控制裝置和過(guò)載保護(hù)裝置。但是，此種技術(shù)方案的主要技術(shù)特點(diǎn)在于直流配電屏102與蓄電池103采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)，因此該方案存在著如下的缺陷:1.高壓直流開關(guān)電源101為了保證多組蓄電池103的均浮充電壓，需要用到復(fù)雜的控制管理功能，不僅增加了系統(tǒng)負(fù)擔(dān)，而且也大大降低了系統(tǒng)的容錯(cuò)性。2.高壓直流開關(guān)電源101在市電正常時(shí)不僅需要承擔(dān)向IT設(shè)備負(fù)載供電的任務(wù)，而且還要同時(shí)對(duì)蓄電池103進(jìn)行充電和維護(hù)，大大降低電池的使用壽命，降低了系統(tǒng)的可靠性。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種240VDC高壓直流供電系統(tǒng)，不僅增加了蓄電池的使用壽命，提高了系統(tǒng)的可靠性、容錯(cuò)性并且符合網(wǎng)側(cè)技術(shù)指標(biāo)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。一種240VDC高壓直流供電系統(tǒng)，用于將市電輸入的高壓交流電源轉(zhuǎn)換成標(biāo)稱電壓為240VDC的直流電，為IT和通信機(jī)房等類似設(shè)備供電，其特征在于，包括:主變壓整流器，用于將市電輸入的三相交流電源轉(zhuǎn)換成240VDC的直流電；高頻精密充電器，連接有后備電池組，用于將市電輸入的高壓交流電源轉(zhuǎn)換成240VDC的直流電能存儲(chǔ)于后備電池組當(dāng)中，作為系統(tǒng)備份電源；直流靜態(tài)開關(guān)，作為市電供電電源與備份電源的冗余連接橋梁，240VDC主電源供電時(shí)，直流靜態(tài)開關(guān)阻斷，系統(tǒng)主回路為經(jīng)過(guò)變壓整流后的市電供電、當(dāng)市電供應(yīng)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)負(fù)荷經(jīng)直流靜態(tài)開關(guān)切換到備份電源，保證接入系統(tǒng)的用電負(fù)荷能不間斷的運(yùn)行。所述主變壓整流器采用至少12脈波的整流器。[0013]所述的直流靜態(tài)開關(guān)連接有控制電路，控制電路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)市電輸入電壓和經(jīng)過(guò)變壓整流后的直流電壓。包括至少N+1冗余配置的高頻精密充電器作為后備電源的電池組維護(hù)。在直流靜態(tài)開關(guān)未觸發(fā)時(shí)，高頻精密充電器處于充電狀態(tài)。在直流靜態(tài)開關(guān)觸發(fā)時(shí)系統(tǒng)供電轉(zhuǎn)移切換到備份電源。同時(shí)高頻精密充電器充電器休眠。本實(shí)用新型提供的一種新型的240VDC高壓直流供電系統(tǒng)，采用12脈主變壓整流器將市電交流電源轉(zhuǎn)換成240VDC的直流電源作為系統(tǒng)主供電；系統(tǒng)的高頻精密充電器對(duì)系統(tǒng)后備電池組的充電維護(hù)作為系統(tǒng)應(yīng)急備份供電電源；直流靜態(tài)開關(guān)裝置根據(jù)市電質(zhì)量狀況，確定用電負(fù)荷由市電主回路供電或由應(yīng)急備份電源供電的高速切換；使其能為IT通信設(shè)備、交換設(shè)備、計(jì)算機(jī)儀表控制裝置和照明設(shè)備等提供不間斷電力供應(yīng)，本實(shí)用新型的后備電池組平時(shí)處在充電維護(hù)狀態(tài)，僅在系統(tǒng)應(yīng)急供電時(shí)啟用，增加了蓄電池的使用壽命，提高了系統(tǒng)的可靠性、容錯(cuò)性，主變壓整流器能極大降低系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)側(cè)的諧波電流注入，符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架圖；圖2為本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)圖
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的技術(shù)方案。本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)思想在于突破原有市電直流供電系統(tǒng)的局限性，如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)的市電直流供電系統(tǒng)，供電主回路與蓄電池103采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)，所有蓄電池在工作時(shí)需要全部投入運(yùn)行。高壓直流開關(guān)電源101既要為接入負(fù)荷用電設(shè)備供電，又要為蓄電池103充電維護(hù)很難做到兼顧。同時(shí)，高壓直流開關(guān)電源101同時(shí)控制多臺(tái)電池組進(jìn)行均、浮充電，容易降低電池使用壽命，電池的可靠性降低也大大增加后備電源正常運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)。如圖2所示為本實(shí)用新型提供的一種240VDC高壓直流供電系統(tǒng)的主要技術(shù)框架，包括:主變壓整流器201，用于將市電輸入的高壓交流電源轉(zhuǎn)換成240VDC的直流電。高頻精密充電器202，連接有后備電池組204，用于將市電輸入的高壓交流電源轉(zhuǎn)換成240VDC的直流電能存儲(chǔ)于后備電池組204當(dāng)中，作為系統(tǒng)備份電源。直流靜態(tài)開關(guān)203，連接主回路和備份電源，當(dāng)主變壓整流器201正常工作輸出240VDC的直流電時(shí)，直流靜態(tài)開關(guān)203阻斷，主回路直流電源直接輸出為IT和通信機(jī)房設(shè)備等接入負(fù)荷供電；當(dāng)市電供應(yīng)發(fā)生故障或主變壓整流器201非正常工作時(shí)，觸發(fā)直流靜態(tài)開關(guān)203切換備份電源接入負(fù)荷設(shè)備進(jìn)行供電，保證IT和通信機(jī)房設(shè)備等供電不間斷。作為一個(gè)實(shí)施例，圖3為本實(shí)用新型的系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)圖，如圖所示，市電正常供應(yīng)時(shí)，系統(tǒng)直接通過(guò)主變壓整流器201將高壓交流電源轉(zhuǎn)換成240VDC的直流電并輸入進(jìn)主回路為通信設(shè)備供電，系統(tǒng)同時(shí)帶有電涌保護(hù)電路207。主變壓器整流器201包括D-D/Y變壓器205和12脈整流器206，為了減少供電系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波注入市電網(wǎng)絡(luò)造成的傷害，基于D-D/Y變壓器205的12脈整流器206還包括平衡電抗器和平滑電抗器。不經(jīng)技術(shù)措施處理12脈整流器206，理論上分析總畸變THD=15.2%。12脈整流器206在輸入端配置了平滑交流電抗器；整流輸出端配置有諧波注入技術(shù)的平衡電抗器后，總畸變THD參數(shù)可進(jìn)一步降低至10%以下，在系統(tǒng)供電滿載條件下實(shí)測(cè)可以達(dá)到小于5 %，系統(tǒng)效率實(shí)測(cè)可達(dá)到96%，完全可以滿足中國(guó)電信的YD/T2378-2011《通信用240V直流供電系統(tǒng)》和YDB037-2009《通信用240V直流供電系統(tǒng)技術(shù)要求》標(biāo)準(zhǔn)，尤其在可靠度指標(biāo)上優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)市電直流供電系統(tǒng)。作為一個(gè)實(shí)施例，本實(shí)用新型的直流靜態(tài)開關(guān)203采用晶閘管SCR(下稱SCR)開關(guān)結(jié)構(gòu)，基于SCR直流靜態(tài)開關(guān)203其復(fù)雜程度遠(yuǎn)小于UPS的靜態(tài)開關(guān)，由于沒(méi)有系統(tǒng)同步等要求，可以做到非常高的低電壓監(jiān)測(cè)判斷和開關(guān)投切響應(yīng)速度。為了提高系統(tǒng)可靠性亦可以采用直流靜態(tài)開關(guān)203并聯(lián)控制電路的結(jié)構(gòu)?？刂齐娐穼?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)市電輸入電壓和經(jīng)過(guò)變壓整流后的直流電壓，當(dāng)控制電路檢測(cè)到主回路出現(xiàn)低電壓，即行觸發(fā)SCR，同時(shí)關(guān)閉高頻精密充電器202。當(dāng)市電恢復(fù)供電后，靜態(tài)開關(guān)撤銷觸發(fā)電流。SCR即行阻斷。高頻精密充電器202逐步開機(jī)恢復(fù)充電。直流靜態(tài)開關(guān)203切換延時(shí)時(shí)間ton < 0.lmS，恢復(fù)時(shí)間不作要求。由于目前所有的IT和通信設(shè)備均采用單相電源，其開關(guān)穩(wěn)壓電源的濾波電容儲(chǔ)能滿載支撐系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)都要> 0.lmS，所以直流靜態(tài)開關(guān)203的切換完全能滿足系統(tǒng)不間斷供電的要求。高頻精密充電器203和后備電池組204的配置按照N+1原則。系統(tǒng)根據(jù)需要調(diào)節(jié)高頻精密充電器203啟用的個(gè)數(shù)。當(dāng)系統(tǒng)切換到后備電源供電，后備電池組204放電較深時(shí)，系統(tǒng)打開所有的高頻精密充電器203為后備電池組204充電；當(dāng)后備電源處于待機(jī)狀態(tài)，高頻精密充電器203的充電電流較小尤其在浮充狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)僅需啟動(dòng)一臺(tái)高頻精密充電器203為后備電池組204充電；當(dāng)后備電池組204充電完畢，高頻精密充電器203即停止工作。在實(shí)際使用當(dāng)中，由于市電供應(yīng)出故障的幾率非常低，高頻精密充電器203處于待機(jī)和浮充狀態(tài)幾乎占到95%以上，與現(xiàn)有技術(shù)相比，大大增加了電池的壽命。為了便于管理，高頻精密充電器203采用24小時(shí)自動(dòng)切換工作制，出現(xiàn)故障同時(shí)立即開啟下一臺(tái)高頻精密充電器203。每個(gè)高頻精密充電器203均連接有隔離二極管，保證充電器電流的單向輸出。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離由權(quán)利要求限定的本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，可以在形式和細(xì)節(jié)上進(jìn)行各種替換、修改和改變。因此，將理解，上述實(shí)施例僅僅是示意目的，并且不被解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求1.一種240VDC高壓直流供電系統(tǒng)，用于將市電輸入的高壓交流電源轉(zhuǎn)換成標(biāo)稱電壓為240VDC的直流電，為IT和通信機(jī)房等類似設(shè)備供電，其特征在于，包括: 主變壓整流器，用于將市電輸入的三相交流電源轉(zhuǎn)換成240VDC的直流電； 高頻精密充電器，連接有后備電池組，用于將市電輸入的高壓交流電源轉(zhuǎn)換成240VDC的直流電能存儲(chǔ)于后備電池組當(dāng)中，作為系統(tǒng)備份電源； 直流靜態(tài)開關(guān)，作為市電供電電源與備份電源的冗余連接橋梁，240VDC主電源供電時(shí)，直流靜態(tài)開關(guān)阻斷，系統(tǒng)主回路為經(jīng)過(guò)變壓整流后的市電供電、當(dāng)市電供應(yīng)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)負(fù)荷經(jīng)直流靜態(tài)開關(guān)切換到備份電源，保證接入系統(tǒng)的用電負(fù)荷能不間斷的運(yùn)行。
2.如權(quán)利要求1所述的一種240VDC高壓直流供電系統(tǒng)，其特征在于，所述主變壓整流器采用至少12脈波的整流器。
3.如權(quán)利要求1所述的一種240VDC高壓直流供電系統(tǒng)，其特征在于，所述的直流靜態(tài)開關(guān)連接有控制電路，控制電路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)市電輸入電壓和經(jīng)過(guò)變壓整流后的直流電壓。
4.如權(quán)利要求3所述的一種240VDC高壓直流供電系統(tǒng)，其特征在于，包括至少N+1冗余配置的高頻精密充電器作為后備電源的電池組維護(hù)。
5.如權(quán)利要求4所述的一種240VDC高壓直流供電系統(tǒng)，其特征在于，在直流靜態(tài)開關(guān)未觸發(fā)時(shí)，高頻精密充電器處于充電狀態(tài)。
6.如權(quán)利要求5所述的一種240VDC高壓直流供電系統(tǒng)，其特征在于，在直流靜態(tài)開關(guān)觸發(fā)時(shí)系統(tǒng)供電轉(zhuǎn)移切換到備份電源，同時(shí)高頻精密充電器充電器休眠。
專利摘要本實(shí)用新型提出了一種新型的240VDC高壓直流供電系統(tǒng)，采用12脈主變壓整流器將市電交流電源轉(zhuǎn)換成240VDC的直流電源作為系統(tǒng)主供電；系統(tǒng)的高頻精密充電器對(duì)系統(tǒng)后備電池組的充電維護(hù)作為系統(tǒng)應(yīng)急備份供電電源；直流靜態(tài)開關(guān)裝置根據(jù)市電質(zhì)量狀況，確定用電負(fù)荷由市電主回路供電或由應(yīng)急備份電源供電的高速切換；使其能為IT通信設(shè)備、交換設(shè)備、計(jì)算機(jī)儀表控制裝置和照明設(shè)備等提供不間斷電力供應(yīng)，本實(shí)用新型的后備電池組平時(shí)處在充電維護(hù)狀態(tài)，僅在系統(tǒng)應(yīng)急供電時(shí)啟用，增加了蓄電池的使用壽命，提高了系統(tǒng)的可靠性、容錯(cuò)性，主變壓整流器能極大降低系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)側(cè)的諧波電流注入，符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)H02J7/34GK202949271SQ201220443408
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者王良根 申請(qǐng)人:王良根