雙向應(yīng)急電源系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種雙向應(yīng)急電源系統(tǒng)，屬于電氣設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，包括DSP控制電路、信號采樣驅(qū)動電路和主功率電路，DSP控制電路連接信號采樣驅(qū)動電路，信號采樣驅(qū)動電路連接主功率電路的受控端，主功率電路的一端連接市電，另一端連接電池，主功率電路的交流輸出端用于為電器設(shè)備供電，主功率電路包括直流升降壓電路、儲能電容和交直流變換電路，直流升降壓電路的輸入端連接電池，交直流變換電路的輸出端分別連接市電和電器設(shè)備，主功率電路省去了傳統(tǒng)應(yīng)急電源的機(jī)械性切換裝置，改由DSP控制電路判斷主功率電路狀態(tài)進(jìn)行快速工作狀態(tài)切換，主功率電路實(shí)現(xiàn)正向逆變和反向充電的工作狀態(tài)，保證電器設(shè)備正常運(yùn)行。
【專利說明】
雙向應(yīng)急電源系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種雙向應(yīng)急電源系統(tǒng)，屬于電氣設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]對于某些特定系統(tǒng)，異常情況下連續(xù)供電尤為重要，應(yīng)急電源應(yīng)運(yùn)而生，目前應(yīng)急電源系統(tǒng)主要包括整流充電器、蓄電池組、逆變器、互投裝置和系統(tǒng)控制器等部分，由于需要獨(dú)立的充電器和切換裝置，實(shí)際使用中會有以下缺點(diǎn):I)獨(dú)立的充電器增加了應(yīng)急電源系統(tǒng)的成本，并且不利于小型化設(shè)計(jì)；2)充電器不含功率因數(shù)校正環(huán)節(jié)，造成電網(wǎng)污染;3)異常情況斷電后電源系統(tǒng)切換時(shí)間長。隨著DSP技術(shù)的廣泛應(yīng)用，DSP控制電路和信號采樣驅(qū)動電路在現(xiàn)有技術(shù)中得以應(yīng)用，應(yīng)急電源系統(tǒng)通過上述電路可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制，以解決現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)急電源系統(tǒng)出現(xiàn)的問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種雙向應(yīng)急電源系統(tǒng)，主功率電路省去了傳統(tǒng)應(yīng)急電源的機(jī)械性切換裝置，改由DSP控制電路判斷電路狀態(tài)進(jìn)行快速工作狀態(tài)切換，實(shí)現(xiàn)正向逆變和反向充電，保證電器設(shè)備正常運(yùn)行。
[0004]本實(shí)用新型所述的雙向應(yīng)急電源系統(tǒng)，包括DSP控制電路、信號采樣驅(qū)動電路和主功率電路，DSP控制電路連接信號采樣驅(qū)動電路，信號采樣驅(qū)動電路連接主功率電路的受控端，主功率電路的一端連接市電，另一端連接電池，主功率電路的交流輸出端用于為電器設(shè)備供電，主功率電路包括直流升降壓電路、儲能電容和交直流變換電路，直流升降壓電路、儲能電容和交直流變換電路均連接所述信號采樣驅(qū)動電路，直流升降壓電路的輸出端通過儲能電容連接交直流變換電路，直流升降壓電路的輸入端連接電池，交直流變換電路的輸出端分別連接市電和電器設(shè)備。
[0005]主功率電路省去了傳統(tǒng)應(yīng)急電源的機(jī)械性切換裝置，改由DSP控制電路控制實(shí)現(xiàn)工作狀態(tài)切換，信號采樣驅(qū)動電路用于采集市電的工作狀態(tài)并驅(qū)動主功率電路完成相應(yīng)的動作，主功率電路用于在市電掉電時(shí)完成正向逆變通過電池為電器設(shè)備送電使其正常運(yùn)行，當(dāng)市電正常供電時(shí)完成反向充電，利用市電為電池充電。
[0006]當(dāng)市電掉電，DSP控制電路通過信號采集驅(qū)動電路檢測到市電掉電，主功率電路開始工作，此時(shí)完成正向逆變過程，直流升降壓電路采用推挽拓?fù)?，交直流變換電路將直流變換成交流為電器設(shè)備供電，由于儲能電容在充電時(shí)就有能量且無機(jī)械性切換裝置，故切換時(shí)間縮短；當(dāng)市電上電，造成對交直流變換電路的沖擊電流和儲能電容的電壓異常，DSP控制電路通過信號采樣驅(qū)動電路檢測到異常，關(guān)閉主功率電路的驅(qū)動，改變系統(tǒng)為充電器工作方式，實(shí)現(xiàn)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)化，作為充電器工作時(shí)，交直流變換電路將交流變換成直流，同時(shí)完成功率因數(shù)校正，直流升降壓電路采用全橋拓?fù)洹?br>[0007]所述的直流升降壓電路包括變壓器，所述變壓器的原邊具有兩個串聯(lián)的繞組，變壓器的前后兩側(cè)分別為初級整流側(cè)和次級整流側(cè)，初級整流側(cè)包括第一電感，第一電感的兩端分別連接變壓器兩繞組的公共端和電池的正極，兩繞組的另一端分別通過第一 MOS管和第二 MOS管與電池的負(fù)極驅(qū)動連接，第一電感的外部并聯(lián)有第一開關(guān)，電池的外部并聯(lián)有第一電容。
[0008]所述的次級整流側(cè)包括第一晶體管、第二晶體管、第三晶體管和第四晶體管形成的整流橋，上述整流橋的輸入端連接變壓器的副邊繞組，整流橋的輸出端連接第二電感，第二電感的外部并聯(lián)有第二開關(guān)，信號采樣驅(qū)動電路連接第一開關(guān)和第二開關(guān)。
[0009]當(dāng)進(jìn)行正向逆變時(shí)，第一電容儲能，第一開關(guān)此過程閉合，第一MOS管和第二 MOS管及變壓器構(gòu)成推挽升壓電路初級整流側(cè)，第一晶體管、第二晶體管、第三晶體管和第四晶體管做次級整流側(cè)，第二開關(guān)斷開，第二電感發(fā)揮其Buck電感作用；當(dāng)進(jìn)行反向充電時(shí)，第二開關(guān)閉合，第一晶體管、第二晶體管、第三晶體管和第四晶體管做全橋拓?fù)?，第?MOS管和第二 MOS管做同步整流，第一開關(guān)斷開，第一電感發(fā)揮其Buck電感作用。
[0010]所述的交直流變換電路包括第五晶體管，第五晶體管的輸入端連接直流升降壓電路的輸出端，第五晶體管的輸出端與第七晶體管、第八晶體管、第九晶體管和第十晶體管形成的全橋逆變電路連接，全橋逆變電路的輸出端與第三電感、第四電感和第二電容形成的LC濾波電路相連接，全橋逆變電路并聯(lián)有第六晶體管，第二電容的外部分別連接市電和電器設(shè)備。
[0011]當(dāng)信號采樣驅(qū)動電路偵測到第二電容兩端的電壓消失，即開始正向逆變過程，進(jìn)行正向逆變時(shí)，保持第五晶體管長通，第六晶體管保持常閉，第七晶體管、第八晶體管、第九晶體管和第十晶體管形成全橋逆變電路，第三電感、第四電感和第二電容形成的LC濾波電路進(jìn)行濾波輸出；當(dāng)信號采樣驅(qū)動電路偵測到儲能電容的電壓異常升高此時(shí)關(guān)閉第一MOS管和第二 MOS管和第六晶體管的高頻開關(guān)，偵測到第二電容處仍然有電壓，即開始反向充電過程，當(dāng)進(jìn)行反向充電時(shí)，第二電容濾波，第三電感和第四電感做功率因數(shù)校正，第七晶體管、第八晶體管、第九晶體管和第十晶體管做整流橋，第五晶體管和第六晶體管做功率因數(shù)校正的PffM部分，其中第五晶體管常閉，第六晶體管做高頻開關(guān)。
[0012]所述的第二電容的外部串聯(lián)有電流互感器，電流互感器偵測電流做功率因數(shù)校正的輸入信號，當(dāng)偵測到電流互感器處有異常電流時(shí)也可以進(jìn)行工作過程的轉(zhuǎn)換。
[0013]所述的電池的外部串聯(lián)有保險(xiǎn)絲，保險(xiǎn)絲做保護(hù)作用。
[0014]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果:
[0015]提供一種雙向應(yīng)急電源系統(tǒng)，主功率電路省去了傳統(tǒng)應(yīng)急電源的機(jī)械性切換裝置，改由DSP控制電路判斷主功率電路的狀態(tài)并進(jìn)行快速工作狀態(tài)切換，主功率電路在市電掉電時(shí)進(jìn)行正向逆變過程通過電池為電器設(shè)備供電，當(dāng)市電正常時(shí)進(jìn)行反向充電過程，通過市電為電池充電，且切換時(shí)間較短，保證電器設(shè)備正常運(yùn)行。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型整體的電路連接框圖；
[0017]圖2為本實(shí)用新型中主功率電路的電路圖；
[0018]圖中:1、DSP控制電路;2、信號采樣驅(qū)動電路;3、電池;4、主功率電路;5、市電;6、電器設(shè)備;41、直流升降壓電路;42、儲能電容;43、交直流變換電路。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明:
[0020]實(shí)施例
[0021]如圖1所示，本實(shí)用新型所述的雙向應(yīng)急電源系統(tǒng)，包括DSP控制電路1、信號采樣驅(qū)動電路2和主功率電路4，DSP控制電路I連接信號采樣驅(qū)動電路2，信號采樣驅(qū)動電路2連接主功率電路4的受控端，主功率電路4的一端連接市電5，另一端連接電池3，主功率電路4的交流輸出端用于為電器設(shè)備6供電，主功率電路4包括直流升降壓電路41、儲能電容42和交直流變換電路43，直流升降壓電路41、儲能電容42和交直流變換電路43均連接所述信號采樣驅(qū)動電路2，直流升降壓電路41的輸出端通過儲能電容42連接交直流變換電路43，直流升降壓電路41的輸入端連接電池3，交直流變換電路43的輸出端分別連接市電5和電器設(shè)備
6o
[0022]為了進(jìn)一步說明上述實(shí)施例，如圖2所示，所述的直流升降壓電路41包括變壓器TX，變壓器TX的原邊具有兩個串聯(lián)的繞組，變壓器TX的前后兩側(cè)分別為初級整流側(cè)和次級整流側(cè)，初級整流側(cè)包括第一電感LI，第一電感LI的兩端分別連接變壓器TX兩繞組的公共端和電池3的正極，兩繞組的另一端分別通過第一 MOS管Ml和第二 MOS管M2與電池3的負(fù)極驅(qū)動連接，第一電感LI的外部并聯(lián)有第一開關(guān)Kl，電池3的外部并聯(lián)有第一電容Cl。
[0023]為了進(jìn)一步說明上述實(shí)施例，次級整流側(cè)包括第一晶體管Ql、第二晶體管Q2、第三晶體管Q3和第四晶體管Q4形成的整流橋，上述整流橋的輸入端連接變壓器TX的副邊繞組，整流橋的輸出端連接第二電感L2，第二電感L2的外部并聯(lián)有第二開關(guān)K2，信號采樣驅(qū)動電路2連接第一開關(guān)Kl和第二開關(guān)K2。
[0024]為了進(jìn)一步說明上述實(shí)施例，交直流變換電路43包括第五晶體管Q5，第五晶體管Q5的輸入端連接直流升降壓電路41的輸出端，第五晶體管Q5的輸出端與第七晶體管Q7、第八晶體管Q8、第九晶體管Q9和第十晶體管QlO形成的全橋逆變電路連接，全橋逆變電路的輸出端與第三電感L3、第四電感L4和第二電容Cac形成的LC濾波電路相連接，全橋逆變電路并聯(lián)有第六晶體管Q6，第二電容Cac的外部分別連接市電5和電器設(shè)備6。
[0025]為了進(jìn)一步說明上述實(shí)施例，第二電容Cac的外部串聯(lián)有電流互感器CT。
[0026]為了進(jìn)一步說明上述實(shí)施例，電池3的外部串聯(lián)有保險(xiǎn)絲Fl。
[0027]本實(shí)施例的工作原理為:如圖1-2所示，當(dāng)市電掉電，DSP控制電路I通過信號采樣驅(qū)動電路2檢測到市電掉電，即偵測到L-N處電壓消失，交直流變換電路43開始工作，此時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行正向逆變過程即電流從BAT端流向L-N端，第一電容Cl儲能，第一開關(guān)Kl此過程閉合，第一 MOS管Ml和第二 MOS管M2及變壓器TX構(gòu)成推挽升壓電路初級整流側(cè)，第一晶體管Ql、第二晶體管Q2、第三晶體管Q3和第四晶體管Q4為次級整流側(cè)，第二開關(guān)K2斷開，第二電感L2在第二開關(guān)K2開通時(shí)儲能，在第二開關(guān)K2關(guān)斷時(shí)給電器設(shè)備6續(xù)流，保持第五晶體管Q5長通，第六晶體管Q6保持常閉，第七晶體管Q7、第八晶體管Q8、第九晶體管Q9和第十晶體管QlO形成全橋逆變電路，第三電感L3、第四電感L4和第二電容Cac形成的LC濾波電路進(jìn)行濾波輸出為電器設(shè)備6供電；當(dāng)DSP控制電路I通過信號采樣驅(qū)動電路2檢測到電流互感器CT處有異常電流、儲能電容42電壓異常升高此時(shí)關(guān)閉第一 MOS管Ml和第二 MOS管M2和第六電感Q6的高頻開關(guān)，偵測到第二電容Cac仍然有電壓，即開始反向充電過程，即電流從L-N到BAT端流動，第二電容Cac濾波，第三電感L3和第四電感L4做功率因數(shù)校正，第七晶體管Q7、第八晶體管Q8、第九晶體管Q9和第十晶體管QlO做整流橋，第五晶體管Q5和第六晶體管Q6做功率因數(shù)校正的PWM部分，其中第五晶體管Q5常閉，第六晶體管Q6做高頻開關(guān)，交直流變換電路43將交流變換成直流，第二開關(guān)K2閉合，第一晶體管Ql、第二晶體管Q2、第三晶體管Q3和第四晶體管Q4做全橋拓?fù)?，第?MOS管Ml和第二 MOS管M2做同步整流，第一開關(guān)Kl斷開，第一電感LI在第一開關(guān)Kl開通時(shí)儲能，在第一開關(guān)Kl關(guān)斷時(shí)給電器設(shè)備6續(xù)流，實(shí)現(xiàn)電池3的充電，由于儲能電容42在充電時(shí)就有能量且無機(jī)械性切換裝置，故切換時(shí)間較短。
[0028]采用以上結(jié)合附圖描述的本實(shí)用新型的實(shí)施例的雙向應(yīng)急電源系統(tǒng)，主功率電路4省去了傳統(tǒng)應(yīng)急電源的機(jī)械性切換裝置，改由DSP控制電路I判斷主功率電路4的狀態(tài)并進(jìn)行快速工作狀態(tài)切換，實(shí)現(xiàn)正向逆變和反向充電，保證電器設(shè)備6正常運(yùn)行。但本實(shí)用新型不局限于所描述的實(shí)施方式，在不脫離本實(shí)用新型的原理和精神的情況下這些對實(shí)施方式進(jìn)行的變化、修改、替換和變形仍落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雙向應(yīng)急電源系統(tǒng)，其特征在于:包括DSP控制電路(I)、信號采樣驅(qū)動電路(2)和主功率電路(4)，DSP控制電路(I)連接信號采樣驅(qū)動電路(2)，信號采樣驅(qū)動電路(2)連接主功率電路(4)的受控端，主功率電路(4)的一端連接市電(5)，另一端連接電池(3)，主功率電路(4)的交流輸出端用于為電器設(shè)備(6)供電，主功率電路(4)包括直流升降壓電路(41)、儲能電容(42)和交直流變換電路(43)，直流升降壓電路(41)、儲能電容(42)和交直流變換電路(43)均連接信號采樣驅(qū)動電路(2)，直流升降壓電路(41)的輸出端通過儲能電容(42)連接交直流變換電路(43 )，直流升降壓電路(41)的輸入端連接電池(3)，交直流變換電路(43)的輸出端分別連接市電(5)和電器設(shè)備(6)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向應(yīng)急電源系統(tǒng)，其特征在于:所述的直流升降壓電路(41)包括變壓器，所述變壓器的原邊具有兩個串聯(lián)的繞組，變壓器的前后兩側(cè)分別為初級整流側(cè)和次級整流側(cè)，初級整流側(cè)包括第一電感，第一電感的兩端分別連接變壓器兩繞組的公共端和電池(3)的正極，兩繞組的另一端分別通過第一 MOS管和第二 MOS管與電池(3)的負(fù)極驅(qū)動連接，第一電感的外部并聯(lián)有第一開關(guān)，電池(3)的外部并聯(lián)有第一電容。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙向應(yīng)急電源系統(tǒng)，其特征在于:所述的次級整流側(cè)包括第一晶體管、第二晶體管、第三晶體管和第四晶體管形成的整流橋，上述整流橋的輸入端連接變壓器的副邊繞組，整流橋的輸出端連接第二電感，第二電感的外部并聯(lián)有第二開關(guān)，信號采樣驅(qū)動電路(2)連接第一開關(guān)和第二開關(guān)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向應(yīng)急電源系統(tǒng)，其特征在于:所述的交直流變換電路(43)包括第五晶體管，第五晶體管的輸入端連接直流升降壓電路(41)的輸出端，第五晶體管的輸出端與第七晶體管、第八晶體管、第九晶體管和第十晶體管形成的全橋逆變電路連接，全橋逆變電路的輸出端與第三電感、第四電感和第二電容形成的LC濾波電路相連接，全橋逆變電路并聯(lián)有第六晶體管，第二電容的外部分別連接市電(5)和電器設(shè)備(6)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙向應(yīng)急電源系統(tǒng)，其特征在于:所述的第二電容的外部串聯(lián)有電流互感器。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向應(yīng)急電源系統(tǒng)，其特征在于:所述的電池(3)的外部串聯(lián)有保險(xiǎn)絲。
【文檔編號】H02J9/06GK205544574SQ201620349545
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月22日
【發(fā)明人】陳立鋒, 張營, 李鵬, 李光葉
【申請人】濟(jì)寧學(xué)院