專利名稱：一種高頻智能eps逆變電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型提供一種高頻智能EPS逆變電源，涉及電源領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
應(yīng)急電源(EPS )是當(dāng)今重要建筑物中為了電力保障和消防安全而采用的 一種應(yīng)急電源。在市電供應(yīng)正常時(shí)，由市電經(jīng)過輸出切換裝置直接給負(fù)載供 電，同時(shí)充電器為蓄電池進(jìn)行充電或浮充；當(dāng)市電斷電后或電壓不穩(wěn)定，超 出供電范圍，控制器啟動(dòng)逆變器工作，同時(shí)輸出切換裝置將市電供電狀態(tài)立 即切換到逆變器供電，為負(fù)載提供應(yīng)急的交流供電；當(dāng)市電供應(yīng)恢復(fù)時(shí)，應(yīng) 急電源將再次恢復(fù)為市電供電。
應(yīng)急逆變電源現(xiàn)已廣泛應(yīng)用在消防電力、應(yīng)急照明、事故照明燈場(chǎng)景，因 此，對(duì)電源的穩(wěn)定可靠性、隔離抗干擾、還有過載能力要求都比一般場(chǎng)合的電 源要高。傳統(tǒng)的逆變電源基于工頻逆變，所用的隔離變壓器等器件體積較大， 重量大，占用很大的空間；且原有的應(yīng)急逆變電源大多功能單一，隔離抗干擾 及過載能力差，不具備過壓、過載、短路、過溫和逆變故障等輔助保護(hù)功能。 另，如果發(fā)生電氣事故無(wú)法第一時(shí)間接通消防聯(lián)動(dòng)機(jī)制或者逆變電源控制芯片 軟件故障時(shí)，則又無(wú)法以人工方式來(lái)切換供電模式。
實(shí)用新型內(nèi)容
有鑒于此，本實(shí)用新型提供一種高頻智能EPS逆變電源，可用于單相應(yīng)急 照明/消防等特殊緊急情況下提供穩(wěn)定的電源，交直流完全隔離提高抗干擾能 力，且有超強(qiáng)的過載能力。本實(shí)用新型采用高頻變換技術(shù)，大大減小了元器件 的體積，-沒計(jì)方{吏。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是 一種高頻智能EPS逆變電源，包括一機(jī)械 外殼，設(shè)置于機(jī)械外殼前端面板上的人機(jī)操作界面，以及設(shè)置于機(jī)械外殼內(nèi)的 電路。所述人機(jī)操作界面設(shè)有交流接線端子、直流輸入端子、LED指示燈、顯示 屏、強(qiáng)制啟動(dòng)按鈕和通訊接口，可在緊急情況下如電氣的消防事故或者市電故 障檢修情況使EPS逆變電源立即進(jìn)入逆變狀態(tài)供電；所述機(jī)械外殼的側(cè)面設(shè)置 有風(fēng)扇散熱器；所述的電路包括有切換開關(guān)電路、逆變器支路、控制電路、 接口電^各及濾波電^各。其中，
切換開關(guān)電路，連接于交流輸入支路和逆變器支路，輸出端連接至濾波器， 并受控于控制電路，用于切換交流市電輸入與逆變電源輸入；
逆變器支路，連接于直流輸入和切換開關(guān)電路之間，包含輸入濾波器和逆 變器，是將直流輸入通過濾波器濾波后逆變成AC交流輸出至切換開關(guān)電路；所 述逆變器是基于單級(jí)SP麗(正弦波脈寬調(diào)制技術(shù))逆變電路，包含SPWM隔離驅(qū) 動(dòng)、DC/AC升壓模塊、AC/DC整流、濾波器、DC/AC逆變模塊、回授電路及BUS 采樣電路，SPWM隔離驅(qū)動(dòng)電性連接于DC/AC升壓模塊，DC/AC升壓模塊再順序 串聯(lián)AC/DC整流模塊、濾波器、DC/AC逆變模塊，濾波器及DC/AC逆變模塊之間 的信號(hào)被BUS采樣電路采樣輸入至比較回授電路后回授至DC/AC升壓模塊， DC/AC逆變模塊的輸出端接入切換開關(guān)電路的一路輸入端；其逆變過程是將直流 輸入端經(jīng)過DC/AC轉(zhuǎn)換及升壓后再經(jīng)過AC/DC橋式整流和LC濾波器濾波后，再 經(jīng)DC/AC逆變作為AC電源輸出，回授電路連接于直流輸入與DC/AC逆變模塊之 間，可維持穩(wěn)定的正弦電壓波形，以適應(yīng)不同負(fù)載效應(yīng)的影響；
控制電路，連接于逆變器支路、切換開關(guān)電路及接口電路，用于控制切換 開關(guān)電路和逆變電路回授關(guān)斷及DC/AC逆變模塊,'并與接口電路進(jìn)行通訊并控制液晶顯示、LED燈顯示，進(jìn)行市電偵測(cè)，并通過電流互感器CT檢測(cè)電流大小 進(jìn)行負(fù)載偵測(cè)，連接到過載保護(hù)電路及LED燈顯示；
接口電路，連接于控制電路，包含LED燈接口電路、LCD顯示接口電路及通 訊接口電路；
輸出濾波電路，連接于切換開關(guān)電路與交流輸出端之間。
進(jìn)一步的，所述的控制電路還包括旁路靜態(tài)切換開關(guān)控制電路，包含消防 聯(lián)動(dòng)功能模塊、逆變回應(yīng)功能模塊以及強(qiáng)制啟動(dòng)功能模塊，分別與面板上的干 結(jié)點(diǎn)接口和強(qiáng)制啟動(dòng)按鈕相連。干結(jié)點(diǎn)接口包括了逆變響應(yīng)、消防聯(lián)動(dòng)等干結(jié) 點(diǎn)接口。本實(shí)用新型可以在市電故障檢修等情況,'由現(xiàn)場(chǎng)人工操作強(qiáng)制啟動(dòng)按 鈕，使本實(shí)用新型的電源模塊立即切換到逆變工作;漠式，由蓄電池逆變供電。 可在緊急情況下如電氣的消防事故，由于本實(shí)用新型與消防聯(lián)動(dòng)連接，EPS總控 制中心發(fā)現(xiàn)需要消防聯(lián)動(dòng)的時(shí)候，將通過總系統(tǒng)的多個(gè)EPS電源模塊上的消防 聯(lián)動(dòng)干結(jié)點(diǎn)接口傳送24V電源信號(hào)，全部切換到逆變模式，形成聯(lián)動(dòng)。
進(jìn)一步的，所述的控制電路還包含有電池保護(hù)電路，可進(jìn)行電池電量檢測(cè) 及低電量報(bào)警，對(duì)其外接直流輸入蓄電池設(shè)有二級(jí)下電低壓保護(hù)點(diǎn)，可進(jìn)行二 級(jí)下電低壓保護(hù)的管理，可使電池在緊急狀況下可深度放電至9. 8V/節(jié)。
進(jìn)一步的，所述人機(jī)操作界面還包括交流接線端子，供用戶接交流輸入輸 出電纜，直流輸入端子，供用戶接直流輸入電纜，所述的LED指示燈連接于所 述接口電^各的LED燈4妄口電^各，所述的LCD顯示連^妄于所述^姿口電3各的LCD顯 示接口電路。所述的人機(jī)操作界面提供多個(gè)所述的LED指示燈，用于多種信號(hào) 顯示，包括強(qiáng)制啟動(dòng)LED指示燈、消防聯(lián)動(dòng)LED指示燈、電池低壓LED指示 燈、過載LED指示燈、出錯(cuò)LED指示燈、逆變LED指示燈、旁路靜態(tài)LED指示器異常，態(tài)，并可通過擴(kuò)展接口遠(yuǎn)程連接到用戶端其他界面，接收外部控制信 號(hào)等。 '
本實(shí)用新型的高頻智能EPS逆變電源解決了應(yīng)急照明/消防等特殊緊急情況 下電源逆變需求，采用交直流完全隔離的技術(shù)方案，滿足消防電氣規(guī)范，還具 備電池二級(jí)下電保護(hù)功能，具有超強(qiáng)的過載能力，使緊急供電環(huán)境下的電源質(zhì) 量更高，更加方便。同時(shí)，采用高頻變換技術(shù)，大大減小了元器件的體積，減 輕重量。本實(shí)用新型在緊急情況下使用更加可靠和安全。
圖1是本實(shí)用新型高頻智能EPS逆變電源外觀示意圖； 圖2是本實(shí)用新型高頻智能EPS逆變電源原理結(jié)構(gòu)框圖； 圖3是本實(shí)用新型單級(jí)SP麗逆變電源原理圖； 圖4是本實(shí)用新型的逆變電源模塊原理圖及主要控制電路原理圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖說明和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。 如圖l所示，本實(shí)用新型公開的一種高頻智能EPS逆變電源，包括一機(jī)械 外殼l,設(shè)置于機(jī)械外殼1前端面板上的人機(jī)操作界面3,以及設(shè)置于機(jī)械外殼 l內(nèi)的電路。所述人機(jī)操作界面3設(shè)有交流接線端子301、 LED指示燈302、強(qiáng) 制啟動(dòng)按鈕303、 LCD顯示、通訊接口 305、干結(jié)點(diǎn)接口 306和直流輸入端子307, 機(jī)械外殼l的側(cè)面設(shè)置有風(fēng)扇散熱器ll。如圖2所示，電路包括有切換開關(guān) 電路21、逆變器支路22、控制電路23、接口電路24及輸出濾波電路25。其中， 切換開關(guān)電路21,連接于交流輸入支路20和逆變器支路22,輸出端連接至濾 波器25,并受控于控制電路23,用于切換交流市電輸入與逆變電源輸入逆變器支路22，連接于直流輸入220和切換開關(guān)電路21之間，包含輸入濾波器 221和逆變器222,是將直流輸入220通過輸入濾波器221濾波后再經(jīng)逆變器222 逆變成AC交流輸出至切換開關(guān)電路21;所述逆變器222是基于單級(jí)SPWM (正 弦波脈寬調(diào)制技術(shù))逆變電路，如圖3所示，包含SPWM隔離驅(qū)動(dòng)4 01 、 DC /AC 升壓模塊402、 AC/DC整流403、濾波器404、 DC/AC逆變模塊405、回授電路406 及BUS采樣電路407, SPWM隔離驅(qū)動(dòng)401電性連接于DC/AC升壓模塊402, DC/AC 升壓模塊402順序串聯(lián)AC/DC整流模塊403、濾波器404、 DC/AC逆變模塊405, 濾波器404及DC/AC逆變模塊405之間的信號(hào)被BUS采樣電路407采樣輸入至 回授電路406后比較回授至DC/AC升壓模塊402,DC/AC逆變模塊405的輸出 端接入切換開關(guān)電路21的一路輸入端；其逆變過程是將直流輸入端經(jīng)過DC/AC 升壓模塊402轉(zhuǎn)換及升壓后再經(jīng)過AC/DC整流403進(jìn)行橋式整流和濾波器404 濾波后，再經(jīng)DC/AC逆變模塊405逆變作為AC電源輸出，回授電路406連接于 直流輸入端與DC/AC逆變模塊405之間，可維持穩(wěn)定的正弦電壓波形，以適應(yīng) 不同負(fù)載效應(yīng)的影響；
控制電路23,可選用MCU控制模塊或者DSP控制模塊，連接于逆變器支路 22、切換開關(guān)電路21及接口電路24，用于控制切換開關(guān)電路21和逆變電路22 回授關(guān)斷及DC/AC逆變模塊405,并通過接口電路24的通訊接口電路243與外 圍設(shè)備進(jìn)行通訊并控制LCD顯示接口電路242和LED燈接口電路241的顯示， 進(jìn)行市電偵測(cè)，并通過電流互感器CT檢測(cè)電流大小進(jìn)行負(fù)載偵測(cè)，連接到過載 保護(hù)電路及LED燈顯示；
接口電路24,連接于控制電路23，包含LED燈接口電路241、 LCD顯示接 口電路242及通訊接口電路243;
輸出濾波電路25,連接于切換開關(guān)電路21與交流輸出端250之間。進(jìn)一步的，所述的控制電路23還包括旁路靜態(tài)切換開關(guān)控制電路，如圖4 所示，包含消防聯(lián)動(dòng)功能模塊501、逆變回應(yīng)功能模塊502以及強(qiáng)制啟動(dòng)功能模 塊503,分別與人機(jī)操作界面3的干結(jié)點(diǎn)接口 306和強(qiáng)制啟動(dòng)按鈕303相連。干 結(jié)點(diǎn)接口 306包括了逆變響應(yīng)、消防聯(lián)動(dòng)等干結(jié)點(diǎn)接口。所述的通訊接口 305 是RS232通訊串口，用于連接到后臺(tái)電腦進(jìn)行通信。如遇到需要緊急啟動(dòng)的場(chǎng) 合，可按動(dòng)強(qiáng)制啟動(dòng)按鈕303，干結(jié)點(diǎn)306的端口 C0N9的5、 6腳短接，強(qiáng)制啟 動(dòng)功能模塊503的SW1開關(guān)閉合，通過光耦合觸發(fā)控制信號(hào)DRY3至控制電路 23,再由控制電路23發(fā)生控制信號(hào)來(lái)控制切換開關(guān)電路21,可使EPS逆變電源 立即進(jìn)入逆變狀態(tài)供電。這樣，在緊急情況下使用更加可靠和安全。消防聯(lián)動(dòng) 情況下，控制中心通過系統(tǒng)多個(gè)EPS電源模塊的干結(jié)點(diǎn)306的的端口 CON9的1、 2腳提供一個(gè)24V電源信號(hào)，通過消防聯(lián)動(dòng)模塊501的繼電器RY1輔助線圈使之 吸合，從而觸發(fā)光耦導(dǎo)通，觸發(fā)控制信號(hào)DRY1至控制電路23,再由控制電路 23發(fā)生控制信號(hào)來(lái)控制切換開關(guān)電路21,切換到逆變狀態(tài)供電，并由控制器控 制電池二次下電保護(hù)。
進(jìn)一步的，所述的控制電路23還包含有電池保護(hù)電路，可進(jìn)行電池電量一全 測(cè)及低電量報(bào)警，對(duì)其外接直流輸入蓄電池設(shè)有二級(jí)下電低壓保護(hù)點(diǎn)，可進(jìn)行 二級(jí)下電低壓保護(hù)的管理，使電池在緊急狀況下可深度放電至9. 8V/節(jié)。消防聯(lián) 動(dòng)情況下，此時(shí)設(shè)置電池二次下點(diǎn)低壓到9. 8V深度放電，可盡可能長(zhǎng)時(shí)間地供 電后保護(hù)電池；而強(qiáng)制啟動(dòng)狀態(tài)下，不設(shè)置電池低壓保護(hù)點(diǎn)，蓄電池可以最長(zhǎng) 時(shí)間地放電，滿足現(xiàn)場(chǎng)緊急供電的需求。
進(jìn)一步的，所述人機(jī)操作界面3還包括交流接線端子301,供用戶接交流輸 入輸出電纜，直流輸入端子，供用戶接直流輸入電纜，所述的LED指示燈302 連接于所述接口電路24的LED燈接口電路241,所述的LCD顯示連接于所述接口電路24的LCD顯示接口電路242。所述的LED指示燈302包含有強(qiáng)制啟動(dòng)LED 指示燈、消防聯(lián)動(dòng)LED指示燈、電池低壓LED指示燈、過載LED指示燈、出錯(cuò) LED指示燈、逆變LED指示燈、旁路靜態(tài)LED指示燈及輸出指示燈，可清晰指示 EPS逆變電源的工作狀態(tài)。
本實(shí)用新型可以在市電故障檢修等情況，由現(xiàn)場(chǎng)人工操作強(qiáng)制啟動(dòng)按鈕， 使本實(shí)用新型的電源模塊立即切換到逆變工作模式，由蓄電池逆變供電。可在 緊急情況下如電氣的消防事故，由于本實(shí)用新型與消防聯(lián)動(dòng)連接，EPS總控制中 心發(fā)現(xiàn)需要消防聯(lián)動(dòng)的時(shí)候，將通過總系統(tǒng)的多個(gè)EPS電源模塊上的消防聯(lián)動(dòng) 千結(jié)點(diǎn)接口傳送24V電源信號(hào)，全部切換到逆變模式，形成聯(lián)動(dòng)。
以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型， 凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均 應(yīng)包含在本實(shí)用新型保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種高頻智能EPS逆變電源，包括一機(jī)械外殼(1)，設(shè)置于機(jī)械外殼(1)前端面板上的人機(jī)操作界面(3)，以及設(shè)置于機(jī)械外殼(1)內(nèi)的電路，所述電路包括切換開關(guān)電路(21)、逆變器支路(22)、控制電路(23)、接口電路(24)及濾波電路(25)，其中，切換開關(guān)電路(21)，連接于交流輸入支路(20)和逆變器支路(22)，輸出端接至濾波器(25)，并受控于控制電路(23)；逆變器支路(22)，包括輸入濾波器(221)和逆變器(222)，連接于直流輸入(220)和切換開關(guān)電路(21)之間；控制電路(23)，連接于逆變器支路(22)、切換開關(guān)電路(21)及接口電路(24)；接口電路(24)，連接于控制電路(23)；輸出濾波電路(25)，連接于切換開關(guān)電路(21)與交流輸出端(250)之間；其特征在于，所述逆變器(222)是基于單級(jí)SPWM逆變電路，包含SPWM隔離驅(qū)動(dòng)(401)，電性連接于DC/AC升壓模塊(402)，DC/AC升壓模塊(402)順序串聯(lián)AC/DC整流模塊(403)、濾波器(404)、DC/AC逆變模塊(405)，濾波器(404)及DC/AC逆變模塊(405)之間的信號(hào)被BUS采樣電路(407)采樣輸入至回授電路(406)后比較回授至DC/AC升壓模塊(402)，DC/AC逆變模塊(405)的輸出端接入切換開關(guān)電路(21)的一路輸入端；所述控制電路(23)還包含旁路靜態(tài)切換開關(guān)控制電路，其包括消防聯(lián)動(dòng)功能模塊(501)、逆變回應(yīng)功能模塊(502)以及強(qiáng)制啟動(dòng)功能模塊(503)，分別與人機(jī)操作界面(3)的干結(jié)點(diǎn)接口(306)和強(qiáng)制啟動(dòng)按鈕(303)相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻智能EPS逆變電源，其特征在于，所述的控制電 路(23)還包含有電池保護(hù)電路，該電池保護(hù)電路設(shè)置有二級(jí)下電保護(hù)點(diǎn)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻智能EPS逆變電源，其特征在于，所述的接口電 路(24 )包括LED燈接口電路(241 )、 LCD顯示接口電路(242 )和通訊接口 電路(24 3 )。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻智能EPS逆變電源，其特征在于，所述的人機(jī)操 作界面(3)還包括有交流接線端子(301)、 LED指示燈(302 )、 LCD顯示、 通訊接口 ( 305 )、直流輸入端子(307 )，所述的交流"接線端子(301 )供用戶 接交流輸入輸出電纜，所述的LED指示燈(302 )連接于LED燈接口電'路(241 ), 所述的LCD顯示連接于LCD顯示4妻口電路(242 )。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻智能EPS逆變電源，其特征在于，所述的機(jī)械外 殼(1)的側(cè)面還設(shè)置有風(fēng)扇散熱器(11)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種高頻智能EPS逆變電源，包括機(jī)械外殼、人機(jī)操作界面，以及設(shè)置于機(jī)械外殼內(nèi)的電路。所述電路中的逆變器是基于單級(jí)SPWM逆變電路，包含SPWM隔離驅(qū)動(dòng)、DC/AC升壓模塊、AC/DC整流模塊、濾波器、DC/AC逆變模塊及旁路靜態(tài)切換開關(guān)。所述人機(jī)操作界面設(shè)有AC和DC的接線端子、LED指示燈、顯示屏、強(qiáng)制啟動(dòng)按鈕、干結(jié)點(diǎn)接口和通訊接口，可使EPS逆變電源立即進(jìn)入逆變狀態(tài)供電。本實(shí)用新型解決了特殊緊急情況下電源逆變需求，采用交直流完全隔離的技術(shù)方案；還具備電池二級(jí)下電保護(hù)功能，具有超強(qiáng)的過載能力，使緊急供電環(huán)境下的電源質(zhì)量更高，更加方便。同時(shí)，采用高頻變換技術(shù)，減小了元器件的體積。
文檔編號(hào)H02J9/00GK201430541SQ20092013894
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2009年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月9日
發(fā)明者曾華峰 申請(qǐng)人:廈門拓寶科技有限公司