微機控制型不間斷多輸出電源櫃的製作方法

2023-05-24 22:31:51

專利名稱：微機控制型不間斷多輸出電源櫃的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種不間斷電源櫃，尤其是用微機控制的不間斷多輸出電源櫃。
背景技術：
隨著醫院事業的高速發展，醫院的重點用電場所，如重症監護室(1CU)、手術室等 應急備用電源選擇配置要求較高。從而保證手術室安全手術及1CU內精密急救設備長期無 故障的正常運轉。對搶救病人起到相當大的作用。因此解決醫院內供電系統斷電或電壓不 穩定是一個關鍵性問題。目前解決的方法一般是採用穩壓電源(AVR)和不間斷電源(UPS) 來保證醫療設備能正常運行。但不同的醫療設備需要選配不同種類的電源。穩壓電源足以 使設備安全正常運行，但穩壓電源不能提供後備電源。如突然停電就不能起到供電的作用。 醫院自備用電源發展至今，過去首選的是柴油發電機，它是一種獨立的發電設備，事實上， 機組絕大部分時間處於待機狀態，由於投入使用的機會比較少，平時多以試機為主，缺乏較 完善的檢測、維修手段，而且冬季要換防凍液，夏季要注意防曬，每月需定期維護，或者每達 到200-250小時需維護等，造成使用時間短，維護工藝複雜，特別是在真的停電時，不能在 短時間內提供電能(如果平時保養的好，備用發電機自動啟動也要5-30秒才能發出電，無 自啟動功能的需更長葉間)。這種應急電源萬式，維護繁瑣，效率差，經濟性不高。因此隨著 科學技術的發展，UPS不間斷電源和EPS應急電源逐漸得到了比較廣泛的運用，UPS實際上 是一種集數字和模擬電路，自動控制逆變器與免維護於一體的電力電子設備，它可以市電 突然中斷時持續一定時間給電腦等設備供電，使你能有充裕的葉間應付，但UPS由於其蓄 電池無專人維護，經常出現蓄電池已失效而無人知曉，一旦電網斷電即造成UPS故障而中 斷不間斷電力。EPS是在UPS的基礎上衍生出來的不同行業產品，應用的時間相對較晚，其 主要用於消防應急照明和消防設施，屬於消防類產品。但常規的EPS出於受用途的限制，故 功率做的不大，不能替代醫院的柴油發電機，作為應急後備電源。 目前市場已經有一些微機控制型不間斷電源櫃，但是一個電源櫃只能輸出單一電
壓，不能滿足複雜現場的需要。 實用新型
發明內容為了彌補以上不足，本實用新型提供了一種當市電斷電時，能在4ms以內快速恢 復正常供電、並且供電維持時間長、實時監控蓄電池狀況、高精度電壓輸出、免維護的微機 控制型不間斷多輸出電源櫃。並且可以根據現場的需要，選擇輸出不同的電壓，如iiov、 220V、380V。 技術方案 本實用新型的目的可以通過以下方式實現 該微機控制型不間斷多輸出電源櫃主要由機櫃、PLC控制器、高頻整流模塊、數據 採集模塊、電池、逆變器模塊、觸控螢幕顯示模塊、選通器組成；高頻整流模塊、電池、選通器、 逆變器、匯流輸出依次順序相連然後再與負載連接；PLC控制器通過數據採集模塊與高頻 整流模塊、電池、選通器、逆變器模塊相連；觸控螢幕顯示模塊直接與PLC控制器相連；逆變器第二輸入端直接與市電相連，形成交流旁路輸入。所述的數據採集模塊採用VFC電壓頻率 轉換模塊，其型號為GX-JK200。 PLC控制器通過數據採集模塊與高頻整流模塊、電池、逆變 器模塊相連，可以採用RS232/485、或者CAN、或者TCP/IP協議、或者M0DBUS協議。 該微機控制型不間斷多輸出電源櫃集中了直流電源櫃、UPS、EPS的一切憂點，提高 了電源的可靠性和實用性。輸入交流電壓為380VAC，輸出為交流110V、220V、380V。主要為 醫院、電力系統、化工、冶金等重要場合提供不間斷電力，即在斷電後或在電網檢修時可提 供較長時間的交流電源。 有益效果
基本參數
三相交流輸入電壓380V± 15 % 、頻率50 ± 1HZ，輸入電壓範圍寬； 直、交電源轉換葉間 《4ms ，轉換時間快；
逆變輸出電壓 、、點
110V、220V、380V士1X，高精度輸出； 《90A(可以根據需求擴容)，輸出功率大； 120A lmin，具有過載保護能力； 等級38、65、80、100、150、200、250、300、500、800、1000、2000、 3000Ah，適用範圍廣； 該產品具有輸入欠壓，過壓，過載，輸出短路、過熱保護功能及聲光報警功能；
逆變輸出電流 過載能力 蓄電池額定容

圖1是本實用新型的電氣原理框圖 圖2是本實用新型的軟體流程圖
具體實施方案
以下結合附圖與實施例對本實用新型進一步的描述。 圖1所示的是該微機控制型不間斷多輸出電源櫃的電氣原理框圖，該微機控制 型不間斷多輸出電源櫃主要由機櫃、PLC控制器、高頻整流模塊、數據採集模塊、電池、逆變 器模塊、觸控螢幕顯示模塊、選通器組成；高頻整流模塊、電池、選通器、逆變器、匯流輸出依 次順序相連然後再與負載連接；PLC控制器通過數據採集模塊與高頻整流模塊、電池、選通 器、逆變器模塊相連；觸控螢幕顯示模塊直接與PLC控制器相連；逆變器第二輸入端直接與市 電相連，形成交流旁路輸入。所述的數據採集模塊採用VFC電壓頻率轉換模塊，其型號為 GX-JK200。PLC控制器通過數據採集模塊與高頻整流模塊、電池、逆變器模塊相連，可以採用 RS232/485、或者CAN、或者TCP/IP協議、或者MODBUS協議。 由於PLC控制器、高頻整流模塊、電池、逆變器模塊、觸控螢幕顯示模塊都是現有技 術，所以在這裡就不詳細敘述了，具體案例中PLC控制器，我們選型為三菱FX1/2N;高頻整 流模塊型號為GX-HD22010 ;逆變系統，我們採用三菱公司第五代高效IPM電源模塊；CPU選 用TI公司生產的高性能2407系列DSP晶片；採用日本進口鐵芯高效變壓器，型號為華田 HT-24K，轉換效率可達94X ;逆變輸出採用軟同步技術，保證切換時間0-4ms。 控制部分擯棄了繼電器電路和單片機電路，運用了程控/人機 面技術，將PLC、 PID、數據採集、圖形組合等多種功能集成於一體。其次；電壓電流採集單元，不採用霍爾傳感器的傳統模式(徹底解決了霍爾傳感器受溫度影響而產生的零點飄移問題)，採用了 VFC 電壓頻率轉換技術，從而大幅度的提高了對電池充放電的可靠性。它能進行智能化充電 與管理，輸出電壓的穩壓精度高，結構簡單，維護萬便，VFC電壓頻率轉換模塊，我們選型為 GX-JK200，電源模塊我們採用N+1熱備份模式，關鍵部分雙套保護工作。該直流系統完全符 合電力工程直流電源設備通用技術條件及安全要求。 下面再結合實際運用敘述軟體流程 系統初次開機時，PLC控制系統開始初始化，主要包括調用安全權限管理參數， 使得系統運行人員無誤操作可能；調用用戶設置的系統運行參數、電池組數、選擇輸出電壓 值、告警參數和報警定值等；選擇輸出電壓值過程是這樣的，通過觸控螢幕人機界面，選擇需 要輸出的電壓，如110V、220V、380V， PLC則給選通器信號，選擇接通3個逆變器中的一個，使 其輸出電壓滿足要求。 系統初始化完成後，PLC控制系統即進入主程序循環程序，即不斷地檢測市電運行 情況，及系統運行情況，包括高頻整流模塊、電池、逆變器模塊、觸控螢幕顯示模塊等模塊的狀 態信息，如果系統不正常，則PLC控制系統啟用故障處理模塊，包括自動保護、聲光報警等， 以防設備故障擴大。如果所有模塊正常，則調用所有功能模塊，以便滿足用戶的需要，主要 功能模塊包括主迴路電氣原理圖、實時參數設置、開關位置顯示、狀態量顯示、定值參數設 置及顯示、定值修改，電池狀態、絕緣狀態；旁路優先或逆交優先設置；智能風扇控制，無級 調速、風扇降噪等。 系統正常工作後，主要運行在穩壓供電模塊和充電模塊中，實時檢測市電及電池 狀態，當市電正常時，系統啟動交流旁路，由市電給負載供電，同時檢測電池電量狀況，及時 給電池充電，如果電池有故障時及時報警，以及時維修。當市電異常時，控制系統立即啟用 電池及逆變模塊由電池給負載供電。 由於軟體編制過程，內容簡單，一般程式設計師根據以上內容要求都可以編程，因此在 此就不詳細敘述。
權利要求一種微機控制型不間斷多輸出電源櫃，其特徵在於，該微機控制型不間斷多輸出電源櫃主要由機櫃、PLC控制器、高頻整流模塊、數據採集模塊、電池、逆變器模塊、觸控螢幕顯示模塊、選通器組成；高頻整流模塊、電池、選通器、逆變器、匯流輸出依次順序相連然後再與負載連接；PLC控制器通過數據採集模塊與高頻整流模塊、電池、選通器、逆變器模塊相連；觸控螢幕顯示模塊直接與PLC控制器相連；逆變器第二輸入端直接與市電相連，形成交流旁路輸入；
2. 根據權利要求1所述的微機控制型不間斷多輸出電源櫃，其特徵在於，在電池與逆 變器之間有一選通器，可以根據現場實際情況由觸控螢幕選擇接通3個逆變器之1 ;
3. 根據權利要求1所述的微機控制型不間斷多輸出電源櫃，其特徵在於，所述的3個逆 變器，輸出交流電壓分別是110V、220V、380V。
專利摘要本實用新型公開了一種微機控制型不間斷多輸出電源櫃，該不間斷電源能在市電斷電時，4毫秒內恢復正常供電、並且供電維持時間長、能實時監控蓄電池狀況、高精度電壓輸出、免維護、人機界面對話便於管理。該機型與以往機型相比，最主要特徵是能根據現場需要選擇不同的電壓輸出，如110V、220V、380V等。主要為醫院、電力系統、化工、冶金等重要場合提供不間斷電力。該微機控制型不間斷多輸出電源櫃主要由機櫃、PLC控制器、高頻整流模塊、數據採集模塊、電池、逆變器模塊、觸控螢幕顯示模塊、選通器組成；該微機控制型不間斷多輸出電源櫃採用旁路優先運行的模式，即市電正常狀況下，採用市電輸出，PLC控制器實時採集市電信息、高頻整流模塊信息、電池信息、逆變器模塊信息，當市電異常時立即啟用逆變器模塊由電池組給負載供電。
文檔編號H02J9/06GK201479019SQ200920173399
公開日2010年5月19日 申請日期2009年8月24日 優先權日2009年8月24日
發明者葉煜, 沈金海, 王昭慶, 陸保靖, 顧坤良 申請人:上海根興電氣成套有限公司