免維護智能直流屏的製作方法
2023-08-04 09:35:31 1
專利名稱：免維護智能直流屏的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種蓄電池直流供電系統—免維護直流屏。
直流屏是變電站及發電廠不可缺少的直流供電電流，現有技術中的直流屏由電控櫃、普通蓄電池組及電子電路構成，電子電路主要由用於給蓄電池充電的可控矽整流電路及用來給負載提供穩定電壓的直流調壓電路構成，直流調壓的方法是在充電母線與負載母線之間(即蓄電池與負載之間)串接幾十隻矽二極體，再在每隻二極體兩端並接若干接觸器或開關，通過開關的通與斷，控制串接二極體的多少，利用二極體壓降調節充電母線與負載母線之間電壓差，從而使負載電壓穩定，這種方法缺陷很多，大功率矽二極營降壓要白白耗費很多電能，這麼多的二極體、接觸器或開關不但費用高，還需要佔用很多電櫃空間，而且由於開關及接觸器呆滯，因而穩壓的精度及動態響應速度也不理想，另外，用於給蓄電池組充電的可控矽整流電路也有缺點，主要是可控矽在調壓，調流過程中，常因可控矽開通角不能保持一致，而使變壓器次邊產生直流分量。降低變壓器的效率，產生幹擾。特別值得一提的是，因蓄電池是一種反電勢負載，它使可控矽的導通電流波形比其它類型負載更狹，所以幹擾更大，效率更低。
本實用新型的目的是要提供一種節能，可靠，穩壓精度高，響應快，對電網及相鄰設備幹擾小的免維護智能直流屏。
本實用新型提出的技術方案，是這樣實現的一種免維護的智能直流屏，由電控櫃、裝在電控櫃內的電子電路及蓄電池組幾部分構成，電子電路的構成是這樣的，變壓器1的初級接交流電源，次級接到2極管整流及PWM開關調壓電路2的輸入端，電路2的輸出端接到蓄電池組3、蓄電池組3又接到用於直流調壓的PWM開關調壓電路4的輸入端，控制接口及驅動電路5與電路2，電路4以及可編程序控制器(PLC)6連接。用於直流調壓的PWM開關調壓電路4由功率開關管Q2、二極體D8、電感L2及電容C2構成，Q2的集電極與蓄電池組3及電路2中的電感L1連接，控制極與控制接口及驅動電路5連接，發射極與二極體D8的陰極及電感L2連接；二極體整流及PWM開關調壓電路2由功率開關管Q1，用於整流的6隻2極管(單相用4隻)D1-D6，電感L0、L1電容C1及二極體D7構成，Q1的發射極經L1連接到蓄電池組及電路4，集電極經L0與整流二極體連接，控制極與控制接口及驅動電路5連接。控制接口及驅動電路5由功率開關驅動電路U1及U3、PWM控制晶片U2及U4、用於取出充、放電流的分流器FL1及FL2、用於過流保護的可控矽SCR1、SCR2以及若干電阻、電容、二極體構成，U2及U4的脈衝信號輸出端分別接到U1及U3的輸入端，U1及U3的輸出端分別接到Q1及Q2的控制極，U2的誤差放大器的負端接到可編程序控制器(PLC)6的開關量輸出點Q3-Q8端子上，分流器FL1及FL2的輸出端分別經運算放大器連接到PLC的A/D轉換端CH1、CH2上及可控矽SCR1、SCR2的觸發極上；可編控制器PLC6的A/D轉換端CH3及CH4分別接到PWM開關調壓電路4的輸出端及蓄電池組上。蓄電池是免維護鉛酸蓄電池。
免維護智能直流屏是用PWM脈衝調製式開關調壓來實現直流調壓，Q2調壓後，經D8、L2、C2濾波成為平滑直流提供負載；整流充電部份不使用可控矽，而是由6隻二極體(單相用4隻)進行二極體整流，L0、L1濾波後，由開關管Q1作脈衝調製式PWM開關調壓(調開與斷的佔空比)，再經D7，L1濾波對蓄電池充電，由於是二極體整流，不存在可控矽的開通角幹擾及直流分量問題，可編程序控制器PLC根據電池當前容量、所用電池最佳充電曲線，充電母線及負載母線當前電壓等參數控制Q1及Q2，使蓄電池得到最佳充放電控制，延長蓄電池壽命，隨時向負載提供穩定的直流電流，蓄電池選用的是當今國際上UPS類產品流行使用的免維護鉛酸蓄電池，這種蓄電池容量大，壽命長、可靠性高，無需電液補充等維護工作，不汙染環境。
從上面的敘述可以看出，免維護智能直流屏確實能耗小，可靠性高、穩壓精度高、動態響應速度大，對電網極相鄰設備幹擾小，無須操作人員操作，蓄電池也不用維護。
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步的說明
圖1電子電路及蓄電池組的原理框圖；圖2電路原理圖；圖3包括PLC和控制接口及驅動電路的完整的可實施電路圖；圖1及圖2中，1是變壓器，2是二極體整流及PWM開關調壓充電電路、3是蓄電池組、4是用於直流調壓的PWM開關調壓電路、5是控制接口及驅動電路、6是可編程序控制器PLC。
作為本實用新型的一個具體實施例Q1及Q2可選擇GTR、GTO、MOSFET、IGBT等功率開關管，這裡Q1及Q2選用的是IGBT；U1及U3是IGBT驅動電路，可選富土的EXB840、EXB850及三菱的M57962等。U2、U4是PWM控制晶片，這裡選用的是SG3525。稍作改動，即可選用SG3524、SG3526、TL494、MC34060等。
PLC的A/D轉換端CH1、CH2檢測分流器FL1及FL2上取出並經放大的充、放電電流，CH3、CH4檢測充電母線(蓄電池)及負載母線電壓。
U2內誤差放大器正端接SG3525內部輸出基準電壓，負端通過PLC開關量輸出點O6、O7、O8的通斷控制恆流充電電流的大小，通過O3、O4、O5控制浮充電期間穩壓電壓值的大小。
U2輸出的脈衝控制信號送到驅動電路U1，經U1內部光電隔離後接收，並整形、放大後驅動Q1。U4、U3對Q2的控制與U2、U1對Q1的控制相似。只不過U4、U3是控制Q2輸出一個固定不變的穩壓電壓值(如220V，110V或48V)。
在充電或負載迴路發生過流時，不但驅動電路U1或U3可檢測到過流信號，分流器FL1或FL2也可以檢測到過流信號。過流信號觸發可控矽SCR1或SCR2切斷脈衝電源，關斷Q1或Q2並將過流信號輸入PLC。
權利要求1.一種免維護的智能直流屏，由電控櫃、裝在電控櫃內的電子電路及蓄電池組幾部分構成，其特徵在於電子電路的構成是這樣的，變壓器1的初級接交流電源，次級接到2極管整流及PWM開關調壓電路2的輸入端，電路2的輸出端接到蓄電池組3、蓄電池組3又接到用於直流調壓的PWM開關調壓電路4的輸入端，控制接口及驅動電路5與電路2，電路4以及可編程序控制器(PLC)6連接。
2.根據權利要求1所述的直流屏，其特徵在於用於直流調壓的PWM開關調壓電路4由功率開關管Q2、二極體D8、電感L2及電容C2構成，Q2的集電極與蓄電池組3及電路2中的電感L1連接，控制極與控制接口及驅動電路5連接，發射極與二極體D8的陰極及電感L2連接。
3.根據權利要求1所述的直流屏，其特徵在於二極體整流及PWM開關調壓電路2由功率開關管Q1，用於整流的6隻2極管(單相用4隻)D1-D6，電感L0、L1電容C1及二極體D7構成，Q1的發射極經L1連接到蓄電池組及電路4，集電極經L0與整流二極體連接，控制極與控制接口及驅動電路5連接。
4.根據權利要求1所述的直流屏，其特徵在於控制接口及驅動電路5由功率開關驅動電路U1及U3、PWM控制晶片U2及U4、用於取出充、放電流的分流器FL1及FL2、用於過流保護的可控矽SCR1、SCR2以及若干電阻、電容、二極體構成，U2及U4的脈衝信號輸出端分別接到U1及U3的輸入端，U1及U3的輸出端分別接到Q1及Q2的控制極，U2的誤差放大器的負端接到可編程序控制器(PLC)6的開關量輸出點Q3-Q8端子上，分流器FL1及FL2的輸出端分別經運算放大器連接到PLC的A/D轉換端CH1、CH2上及可控矽SCR1、SCR2的觸發極上。
5.根據權利要求1所述的直流屏，其特徵在於可編控制器PLC6的A/D轉換端CH3及CH4分別接到PWM開關調壓電路4的輸出端及蓄電池組上。
6.根據權利要求1所述的直流屏，其特徵在於蓄電池是免維護鉛酸蓄電池。
專利摘要一種免維護的智能直流屏，由二極體整流及PWM開關調壓充電電路、免維護鉛酸蓄電池組，用於直流調壓的PWM開關調壓電路、控制接口及驅動電路和可編程控制器PLC幾大部分組成，PLC對充電及調壓電路進行控制，整個直流屏能耗低穩壓精度高，響應快，無須人工操作，工作可靠，對電網及相鄰設備幹擾小。
文檔編號H02J7/10GK2246345SQ95212579
公開日1997年1月29日 申請日期1995年7月18日 優先權日1995年7月18日
發明者高世信 申請人:高世信