基于plc的移動式不間斷穩(wěn)壓電源系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型基于PLC的移動式不間斷穩(wěn)壓電源系統(tǒng)包括發(fā)電機和以電源相連的充電器、蓄電池、逆變器、電流互感器TA1和TA2、斷路器QF1和QF3、接觸器KM1-接觸器KM5，以及用于實時檢測發(fā)電機輸出的電壓電流、逆變器輸出的電壓電流、蓄電池輸出的電壓電流和控制的PLC控制系統(tǒng)；當(dāng)發(fā)電機發(fā)出交流電壓正常時，輸出電壓經(jīng)逆變器為負(fù)載供電；當(dāng)發(fā)電機出現(xiàn)故障停止供電時，轉(zhuǎn)由蓄電池為逆變器提供電源，保證負(fù)載能維持不間斷的供電狀態(tài)；當(dāng)逆變器電路發(fā)生故障，則發(fā)電機發(fā)出的交流電直接供給負(fù)載；當(dāng)蓄電池電壓低于額定值時，充電器為蓄電池充電。本實用新型供給負(fù)載的電壓幅值和頻率的精度高，實現(xiàn)發(fā)電、輸出穩(wěn)壓穩(wěn)頻、UPS、逆變、智能充電等功能。
【專利說明】基于PLC的移動式不間斷穩(wěn)壓電源系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及新能源發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種基于PLC的移動式不間斷穩(wěn)壓電源系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用及網(wǎng)絡(luò)的日趨普及，不間斷電源作為計算機系統(tǒng)安全運行的保障，已由原來只是獨立的外設(shè)成為整個計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不可或缺的一部分。目前現(xiàn)代野外軍事作戰(zhàn)或演習(xí)，主要通訊設(shè)備和計算機需要電壓幅值和頻率的精度高，且能維持不間斷的供電狀態(tài)。若直接使用自備的發(fā)電機提供電源，則不能滿足要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是:提供一種基于PLC的移動式不間斷穩(wěn)壓電源系統(tǒng)，具有輸出穩(wěn)壓穩(wěn)頻功能、智能充電功能、UPS功能、過/欠壓和過流保護等多重特性，通過PLC實現(xiàn)數(shù)字控制交流不間斷電源供應(yīng)，控制系統(tǒng)的性能及時得到改變，從而增加了系統(tǒng)的靈活快速響應(yīng)的速度，提高了不間斷電源系統(tǒng)的運行的可靠性和維護性。
[0004]本實用新型解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:包括發(fā)電機，以電源相連的充電器、蓄電池、逆變器、電流互感器TAl、電流互感TA2、斷路器QFl-斷路器QF3、接觸器KMl-接觸器KM5,以及用于實時檢測發(fā)電機輸出的電壓電流、逆變器輸出的電壓電流、蓄電池輸出的電壓電流和控制的PLC控制系統(tǒng)。
[0005]當(dāng)發(fā)電機發(fā)出交流電壓正常時，輸出電壓經(jīng)逆變器為負(fù)載供電，此由斷路器QF1、斷路器QF3、接觸器KM3、逆變器、接觸器KM5、電流互感器TAl和電流互感器TA2組成的系統(tǒng)來實現(xiàn)；所述發(fā)電機的輸出端經(jīng)斷路器QF1、斷路器QF3與接觸器KM3的一端相連，接觸器KM3的另一端與逆變器的交流輸入端相連；逆變器的輸出端與接觸器KM5的一端相連，逆變器的另一端與負(fù)載相連。
[0006]當(dāng)發(fā)電機出現(xiàn)故障停止供電時，轉(zhuǎn)由蓄電池為逆變器提供電源實現(xiàn)UPS功能，此由蓄電池、接觸器KM4、逆變器和接觸器KM5組成的系統(tǒng)來實現(xiàn)。所述蓄電池的輸出端經(jīng)接觸器KM4與逆變器的直流輸入端相連；逆變器的輸出端與接觸器KM5的一端相連，逆變器的另一端與負(fù)載相連。
[0007]當(dāng)逆變器發(fā)生故障時，發(fā)電機發(fā)出的交流電直接供給負(fù)載，此由斷路器QFl和接觸器KMl實現(xiàn)。所述接觸器KMl的一端與經(jīng)斷路器QFl與發(fā)動機的輸出端相連，接觸器KMl的另一端與負(fù)載相連。
[0008]所述的當(dāng)蓄電池電壓低于額定值時，充電器為蓄電池充電，由斷路器QF2、接觸器KM2、充電器和蓄電池組成的系統(tǒng)來實現(xiàn)。所述接觸器KM2的一端與經(jīng)斷路器QF2與發(fā)電機的輸出端相連，接觸器KM2的另一端與充電器的電源輸入端相連,充電器的另一端與蓄電池相連。
[0009]所述的發(fā)電機可以為柴油發(fā)電機。
[0010]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的優(yōu)點:本實用新型供給負(fù)載的電壓幅值和頻率的精度高，實現(xiàn)輸出穩(wěn)壓穩(wěn)頻、UPS、逆變、智能充電等功能。
[0011](I) PLC管理，智能控制，模塊式組成；
[0012](2)觸摸屏顯示，可以直觀地顯示各個參數(shù)；
[0013](3)多功能一體機，不用再另外購買充電器，穩(wěn)壓器等；
[0014](4)完善的保護功能:低壓，高壓，高溫，短路，過載保護等；報警提醒。
[0015]總之，本實用新型應(yīng)用PLC和智能傳感器技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)字控制不間斷電源供應(yīng)，電源控制系統(tǒng)的性能及時得到改變，從而增強了系統(tǒng)的靈活快速響應(yīng)的速度，提高了不間斷電源運行的可靠性和維護性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是基于PLC的移動式不間斷穩(wěn)壓電源系統(tǒng)組成框圖。
[0017]圖2是PLC控制系統(tǒng)組成框圖。

【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進一步說明。
[0019]本實用新型集“發(fā)電、輸出穩(wěn)壓穩(wěn)頻、智能充電和UPS”功能為一體，供給負(fù)載的電壓幅值和頻率的精度高，保證負(fù)載能維持不間斷的供電狀態(tài)。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括發(fā)電機，充電器，蓄電池，逆變器，電流互感器TA1-TA2，斷路器QFl-斷路器3，接觸器KMl-接觸器KM5和PLC控制系統(tǒng)5。當(dāng)發(fā)電機發(fā)出交流電壓正常時，輸出電壓經(jīng)逆變器為負(fù)載供電；當(dāng)發(fā)電機出現(xiàn)故障停止供電時，轉(zhuǎn)由蓄電池為逆變器提供電源，保證負(fù)載能維持不間斷的供電狀態(tài)；當(dāng)逆變器發(fā)生故障，則發(fā)電機發(fā)出的交流電直接供給負(fù)載。當(dāng)蓄電池電壓低于額定值時，充電器為蓄電池充電。PLC控制系統(tǒng)用于實時檢測發(fā)電機輸出的電壓電流、逆變器出的電壓電流以及蓄電池組的電壓電流，確保上述功能的實現(xiàn)。
[0020]所述的當(dāng)發(fā)電機發(fā)出交流電壓正常時，輸出電壓經(jīng)逆變器為負(fù)載供電是由QF1、QF3、KM3、逆變器、KM5、TAl和TA2組成的系統(tǒng)來實現(xiàn)。發(fā)電機的輸出端經(jīng)QFl、QF3與KM3的一端相連，KM3的另一端與逆變器的交流輸入端相連；逆變器的輸出端與KM5的一端相連，逆變器的另一端與負(fù)載相連。
[0021]所述的當(dāng)發(fā)電機出現(xiàn)故障停止供電時，轉(zhuǎn)由蓄電池為逆變器提供電源，保證負(fù)載能維持不間斷的供電狀態(tài)，即實現(xiàn)UPS功能，是由蓄電池、KM4、逆變器和KM5組成的系統(tǒng)來實現(xiàn)。蓄電池的輸出端經(jīng)KM4與逆變器的直流輸入端相連；逆變器的輸出端與KM5的一端相連，逆變器的另一端與負(fù)載相連。
[0022]所述的當(dāng)逆變器電路發(fā)生故障時，發(fā)電機發(fā)出的交流電直接供給負(fù)載由QFl和KMl實現(xiàn)。KMl的一端與經(jīng)QFl與發(fā)電機的輸出端相連，KMl的另一端與負(fù)載相連。
[0023]所述的當(dāng)蓄電池電壓低于額定值時，充電器為蓄電池充電，由QF2、KM2、充電器和蓄電池組成的系統(tǒng)來實現(xiàn)。KM2的一端經(jīng)QF2與發(fā)動機的輸出端相連，KM2的另一端與充電器的電源輸入端相連，充電器的另一端與蓄電池相連。
[0024]上述的“輸出穩(wěn)壓穩(wěn)頻、智能充電和UPS”功能實現(xiàn)由PLC控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。該PLC控制系統(tǒng)組成框圖如圖2所示，包括PLC控制器、電力參數(shù)采集模塊1、參數(shù)采集模塊I1、直流參數(shù)采集模塊、觸摸屏、I/O接口電路。發(fā)電機輸出電壓和TAl檢測的電流信號與電力參數(shù)采集模塊I的輸入端相連，電力參數(shù)采集模塊I的輸出端經(jīng)485總線與PLC控制器相連；負(fù)載電壓和TA2檢測的電流與電力參數(shù)采集模塊II的輸入端相連，電力參數(shù)采集模塊II的輸出端經(jīng)485總線與PLC控制器相連；蓄電池輸出的直流電壓信號與電力直流參數(shù)采集模塊的輸入端相連，電力直流參數(shù)采集模塊的輸出端經(jīng)485總線與PLC控制器相連；觸摸屏經(jīng)485總線與PLC控制器相連；輸入輸出的數(shù)字信號經(jīng)I/O接口電路，作用于接觸器KM1-KM5的控制線圈。
[0025]所述的觸摸屏能及時穩(wěn)定地顯示系統(tǒng)中電壓電流值、設(shè)備的運行狀態(tài)及功率大小等數(shù)據(jù)；操作人員可向系統(tǒng)輸入指令，也可對系統(tǒng)中開關(guān)狀態(tài)、運行方式進行監(jiān)控。
[0026]本實用新型所述部分器件可以外購。例如:柴油發(fā)動機、充電器、蓄電池和逆變器等可根據(jù)需要容量進行選購，PLC控制器可采用如西門子S7-200或其它公司生產(chǎn)的工業(yè)可編程控制器，電力參數(shù)采集模塊I和電力參數(shù)采集模塊II可采用WB 1894**5，直流參數(shù)采集模塊可采用WB1929B*5，觸摸屏54可采用MCGS。
[0027]本實用新型的工作過程是:
[0028](I)起動發(fā)電機；
[0029](2)發(fā)電機運行穩(wěn)定后，QF1-QF3閉合，PLC控制器分析電力參數(shù)采集模塊采集到的電壓信號，進行以下操作:
[0030]①當(dāng)發(fā)電機發(fā)出交流電壓正常時，KM3閉合，接通逆變器的交流輸入電源，逆變器工作正常后，KM5閉合,給負(fù)載供電。發(fā)電機輸出的電壓不穩(wěn)定，經(jīng)過逆變器后，輸出電壓精準(zhǔn)穩(wěn)定，如電壓為190V，53Hz，則經(jīng)過本機器后，輸出電壓為220V±3%，50Hz±0.5。
[0031]②當(dāng)發(fā)電機出現(xiàn)故障停止供電時，KM4閉合，KM3斷開，轉(zhuǎn)由蓄電池為逆變器提供直流電源，保證負(fù)載能維持不間斷的供電狀態(tài)，即實現(xiàn)UPS功能);當(dāng)發(fā)電機發(fā)出的電壓恢復(fù)正常后，系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)換入步驟①。
[0032](3)當(dāng)蓄電池的輸出電壓低于額定值時，KM2閉合，充電器將自動為蓄電池充電。智能充電有利的保護好蓄電池以及延長了蓄電池的使用壽命；當(dāng)機器連接發(fā)電機輸出電壓和蓄電池組成UPS系統(tǒng)后,系統(tǒng)在輸出穩(wěn)定的電壓同時也為蓄電池自動充電；
[0033]充電方式分為三段充電:
[0034]段1:用最大恒定電流快速充電，以盡快提升備用電力。
[0035]段I1:轉(zhuǎn)為恒定電壓漸漸將電池充滿電，給充分時間電池吸收能量，保護電池電極延長壽命同時避免電池過充。
[0036]段II1:當(dāng)感測到電池充滿時，會轉(zhuǎn)用浮充電壓以維持電池長久在滿電量狀態(tài)，并且自動檢測電池電量，充電完成自動停止工作節(jié)省電力。
[0037](4)過流保護:當(dāng)PLC控制器檢測到電流過大時，發(fā)電機停止交流電供電，轉(zhuǎn)由蓄電池為逆變器供電，保證負(fù)載能維持不間斷的供電狀態(tài)。
[0038]( 5 )欠壓保護:當(dāng)PLC控制器檢測到蓄電池電壓低于額定值時，充電器為蓄電池充電，以達到保護蓄電池的作用。
[0039](6)過壓保護:當(dāng)PLC控制器檢測到交流電電壓過高時，發(fā)電機停止交流電供電，啟用蓄電池供電，避免電壓過高損壞設(shè)備。
[0040]在上述過程中，觸摸屏能及時穩(wěn)定地顯示系統(tǒng)中電壓電流值、設(shè)備的運行狀態(tài)及功率大小等數(shù)據(jù)；操作人員可向系統(tǒng)輸入指令，也可對系統(tǒng)中開關(guān)狀態(tài)、運行方式進行監(jiān)控。
[0041]本實用新型“基于PLC的移動式不間斷穩(wěn)壓電源系統(tǒng)”具有輸出穩(wěn)壓穩(wěn)頻功能、智能充電功能、UPS功能、過/欠壓和過流保護等多重特性，通過PLC實現(xiàn)數(shù)字控制交流不間斷電源供應(yīng)，控制系統(tǒng)的性能及時得到改變，從而增加了系統(tǒng)的靈活快速響應(yīng)的速度，提高了不間斷電源系統(tǒng)的運行的可靠性和維護性，具有結(jié)構(gòu)簡單、功能齊全、分時復(fù)用、節(jié)約成本等優(yōu)點。
【權(quán)利要求】
1.一種移動式不間斷穩(wěn)壓電源系統(tǒng)，其特征是包括發(fā)電機，以電源相連的充電器、蓄電池、逆變器、電流互感器TAl、電流互感TA2、斷路器QFl-斷路器QF3、接觸器KMl-接觸器KM5,以及用于實時檢測發(fā)電機輸出的電壓電流、逆變器輸出的電壓電流、蓄電池輸出的電壓電流和控制的PLC控制系統(tǒng)； 所述發(fā)電機的輸出端經(jīng)斷路器QF1、斷路器QF3與接觸器KM3的一端相連，接觸器KM3的另一端與逆變器的交流輸入端相連；逆變器的輸出端與接觸器KM5的一端相連，逆變器的另一端與負(fù)載相連；當(dāng)發(fā)電機發(fā)出交流電壓正常時，輸出電壓經(jīng)逆變器為負(fù)載供電，此由斷路器QFl、斷路器QF3、接觸器KM3、逆變器、接觸器KM5、電流互感器TAl和電流互感器TA2組成的系統(tǒng)來實現(xiàn)； 所述蓄電池的輸出端經(jīng)接觸器KM4與逆變器的直流輸入端相連；逆變器的輸出端與接觸器KM5的一端相連，逆變器的另一端與負(fù)載相連；當(dāng)發(fā)電機出現(xiàn)故障停止供電時，轉(zhuǎn)由蓄電池為逆變器提供電源實現(xiàn)UPS功能，此由蓄電池、接觸器KM4、逆變器和接觸器KM5組成的系統(tǒng)來實現(xiàn)； 所述接觸器KMl的一端與經(jīng)斷路器QFl與發(fā)動機的輸出端相連，接觸器KMl的另一端與負(fù)載相連；當(dāng)逆變器發(fā)生故障時，發(fā)電機發(fā)出的交流電直接供給負(fù)載，此由斷路器QFl和接觸器KMl實現(xiàn)； 所述接觸器KM2的一端經(jīng)斷路器QF2與發(fā)電機的輸出端相連，接觸器KM2的另一端與充電器的電源輸入端相連，充電器的另一端與蓄電池相連，當(dāng)蓄電池電壓低于額定值時，充電器為蓄電池充電，由斷路器QF2、接觸器KM2、充電器和蓄電池組成的系統(tǒng)來實現(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動式不間斷穩(wěn)壓電源系統(tǒng)，其特征在于:所述的發(fā)電機為柴油發(fā)電機。
【文檔編號】H02J9/08GK203984087SQ201320881483
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】袁佑新, 王一飛, 鄺坪, 袁亮, 鄧沛, 陳靜, 周斌 申請人:武漢理工大學(xué)