本實(shí)用新型屬于電源電路領(lǐng)域，具體地涉及一種交直流混合供電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

煉化企業(yè)(如石化、冶金等)過程控制儀表(如DSC、ESD、在線儀表、現(xiàn)場(chǎng)電磁閥等)的電源一直采用UPS供電方式，為AC/DC/AC/DC多元轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，由整流器、蓄電池、逆變器等核心單元組成，其主要元件為電力電子器件。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存在可靠性低、故障率高、效率低、運(yùn)行成本高、維護(hù)麻煩等問題。近年來，雖然對(duì)UPS選型、運(yùn)行方式、儀表電源模塊配置等進(jìn)行了優(yōu)化，并加強(qiáng)了維修管理工作，但儀表電源供電系統(tǒng)事故異常仍時(shí)有發(fā)生，影響生產(chǎn)裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行，從而影響了生產(chǎn)效率，縮短了生產(chǎn)裝置的壽命，造成較大經(jīng)濟(jì)損失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型目的在于為解決上述問題而提供一種可以取代傳統(tǒng)UPS的AC/DC/AC/DC多級(jí)轉(zhuǎn)換模式，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性和安全性高、效率高、維護(hù)簡(jiǎn)便、運(yùn)行成本低的交直流混合供電系統(tǒng)。

為此，本實(shí)用新型公開了一種交直流混合供電系統(tǒng)，包括多個(gè)供電回路，所述供電回路均包括直流電源裝置和逆變電源電路，所述直流電源裝置包括開關(guān)電源模塊、蓄電池模塊和直流升壓保護(hù)模塊，所述逆變電源電路包括逆變器、變壓器和第一開關(guān)，所述開關(guān)電源模塊的輸入端接交流電源，所述開關(guān)電源模塊的輸出端同時(shí)與蓄電池模塊的輸入輸出端和直流升壓保護(hù)模塊的輸入端連接，所述直流升壓保護(hù)模塊的輸出端接所述逆變器的輸入端，所述逆變器的輸出端接所述變壓器的輸入端，所述第一開關(guān)的一端接所述直流升壓保護(hù)模塊的輸出端，另一端為直流輸出端，所述多個(gè)供電回路的變壓器的輸出端均通過第二開關(guān)接交流輸出端。

進(jìn)一步的，所述蓄電池模塊包括兩個(gè)蓄電池組，所述兩個(gè)蓄電池組的輸入輸出端分別與開關(guān)電源模塊的輸出端連接，同時(shí)分別與直流升壓保護(hù)模塊的輸入端連接。

進(jìn)一步的，所述蓄電池模塊為鉛炭電池模塊。

進(jìn)一步的，所述開關(guān)電源模塊由三個(gè)開關(guān)電源并聯(lián)組成。

進(jìn)一步的，所述直流升壓保護(hù)模塊由兩個(gè)直流升壓保護(hù)子模塊并聯(lián)組成。

更進(jìn)一步的，所述直流升壓保護(hù)子模塊包括全橋DC/DC變換模塊、平滑濾波模塊、輸出保護(hù)模塊、輸入保護(hù)模塊、過溫保護(hù)模塊、脈寬調(diào)制模塊、采樣反饋模塊、均流控制模塊、直流保護(hù)模塊和控制模塊，所述全橋DC/DC變換模塊的輸入端接開關(guān)電源模塊的輸出端和蓄電池模塊的輸入輸出端，所述全橋DC/DC變換模塊的輸出端通過平滑濾波模塊和輸出保護(hù)模塊接逆變器的輸入端，所述輸入保護(hù)模塊、過溫保護(hù)模塊、采樣反饋模塊和直流保護(hù)模塊均與脈寬調(diào)制模塊和控制模塊連接，所述輸入保護(hù)模塊的輸入端接全橋DC/DC變換模塊的輸入端，所述采樣反饋模塊的輸入端接平滑濾波模塊的輸出端，所述均流控制模塊與采樣反饋模塊連接，所述脈寬調(diào)制模塊與控制模塊連接。

進(jìn)一步的，所述變壓器為高阻抗隔離變壓器。

進(jìn)一步的，所述第一開關(guān)為微型斷路器。

進(jìn)一步的，還包括第三開關(guān)，所述第三開關(guān)一端接交流電源，另一端接第二開關(guān)構(gòu)成以交流供電回路。

進(jìn)一步的，蓄電池監(jiān)測(cè)管理模塊，用于對(duì)蓄電池模塊進(jìn)行在線檢測(cè)。

本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果：

本實(shí)用新型可同時(shí)輸出冗余直流大功率(220V/24V/30-400KW)、交流小功率(220V/3-10kVA)電源。直流電源一般帶DCS、ESD等負(fù)荷，交流電源一般帶現(xiàn)場(chǎng)在線儀表和電磁閥負(fù)荷，簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)UPS供電系統(tǒng)的AC/DC/AC/DC多級(jí)轉(zhuǎn)化，提高了電源效率，可取消負(fù)荷側(cè)整流模塊，節(jié)省投資。

直流系統(tǒng)采用主動(dòng)式保護(hù)模塊，可大大提高安全可靠性，交流系統(tǒng)采用高阻抗隔離變壓器，可實(shí)現(xiàn)電源側(cè)、負(fù)荷側(cè)故障的有效隔離和逆變電源并列的均壓、分流問題?？煽啃院桶踩愿?、維護(hù)簡(jiǎn)便、運(yùn)行成本低。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型具體實(shí)施例的電路原理圖；

圖2本實(shí)用新型具體實(shí)施例的直流升壓保護(hù)子模塊的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。

一種交直流混合供電系統(tǒng)，包括多個(gè)供電回路，所述供電回路均包括直流電源裝置和逆變電源電路，所述直流電源裝置包括開關(guān)電源模塊、蓄電池模塊和直流升壓保護(hù)模塊，所述逆變電源電路包括逆變器、變壓器和第一開關(guān)，所述開關(guān)電源模塊的輸入端接交流電源，對(duì)交流電源進(jìn)行整流降壓處理，所述開關(guān)電源模塊的輸出端同時(shí)與蓄電池模塊的輸入輸出端和直流升壓保護(hù)模塊的輸入端連接，所述直流升壓保護(hù)模塊對(duì)從其輸入端輸入的直流電源進(jìn)行升壓，并進(jìn)行各種異常狀態(tài)如輸出短路等保護(hù)，所述直流升壓保護(hù)模塊的輸出端接所述逆變器的輸入端，所述逆變器的輸出端接所述變壓器的輸入端，所述第一開關(guān)的一端接所述直流升壓保護(hù)模塊的輸出端，另一端為直流輸出端，所述多個(gè)供電回路的變壓器的輸出端均通過第二開關(guān)接交流輸出端。下面以具有兩個(gè)供電回路為例來說明本實(shí)用新型。

如圖1所示，一種交直流混合供電系統(tǒng)，包括兩個(gè)供電回路，分別為第一供電回路和第二供電回路，所述第一供電回路包括第一直流電源裝置和第一逆變電源電路，所述第一直流電源裝置包括第一開關(guān)電源模塊、第一蓄電池模塊和第一直流升壓保護(hù)模塊，所述第一逆變電源電路包括逆變器UI1、變壓器T1和開關(guān)MCB401，本具體實(shí)施例中，第一開關(guān)電源模塊由開關(guān)電源U1、U2和U3并聯(lián)組成，第一蓄電池模塊包括兩個(gè)蓄電池組BAT1和BAT2，每個(gè)電池組具有9節(jié)電池，電池采用鉛炭電池，具有優(yōu)良的大電流充放電特性和工作性能，使用壽命長(zhǎng)，大大減少電池維護(hù)及更換成本，第一直流升壓保護(hù)模塊由兩個(gè)直流升壓保護(hù)子模塊RTM1和RTM2并聯(lián)組成，變壓器T1優(yōu)選為高阻抗隔離變壓器，可實(shí)現(xiàn)電源側(cè)、負(fù)荷側(cè)故障的有效隔離和逆變電源并列的均壓、分流問題，可靠性和安全性高。開關(guān)MCB401優(yōu)選為微型斷路器，當(dāng)然，在其它實(shí)施例中也可以其它機(jī)械觸點(diǎn)開關(guān)。

開關(guān)電源U1、U2和U3分別串聯(lián)熔斷器FU1、FU2和FU3后并聯(lián)，并聯(lián)后其輸入端(即第一開關(guān)電源模塊的輸入端)通過微型斷路器MCB11接交流電源，如380V交流電或220V交流電，其輸出端(即第一開關(guān)電源模塊的輸出端)接直流升壓保護(hù)子模塊RTM1和RTM2的輸入端，蓄電池組BAT1的輸入輸出端依次串聯(lián)AFU1和微型斷路器MCB301接直流升壓保護(hù)子模塊RTM1和RTM2的輸入端和第一開關(guān)電源模塊的輸出端，蓄電池組BAT2的輸入輸出端依次串聯(lián)AFU2和微型斷路器MCB302接直流升壓保護(hù)子模塊RTM1和RTM2的輸入端和第一開關(guān)電源模塊的輸出端，直流升壓保護(hù)子模塊RTM1和RTM2的輸出端依次串聯(lián)二極管MD11、微型斷路器MCB501和熔斷器FU7接逆變器UI1的輸入端，逆變器UI1的輸出端通過微型斷路器MCB402接變壓器T1的輸入端，變壓器T1的輸出端依次串聯(lián)微型斷路器MCB403和MCB405接交流輸出端2為交流儀表供電，微型斷路器MCB401的一端接熔斷器FU7和逆變器UI1之間的節(jié)點(diǎn)，另一端通過熔斷器FU401接第一直流輸出端1為直流儀表供電。

所述第二供電回路包括第二直流電源裝置和第二逆變電源電路，所述第二直流電源裝置包括第二開關(guān)電源模塊、第二蓄電池模塊和第二直流升壓保護(hù)模塊，所述第二逆變電源電路包括逆變器UI2、變壓器T2和開關(guān)MCB406，本具體實(shí)施例中，第二開關(guān)電源模塊由開關(guān)電源U4、U5和U6并聯(lián)組成，第二蓄電池模塊包括兩個(gè)蓄電池組BAT3和BAT4，每個(gè)電池組具有9節(jié)電池，電池采用鉛炭電池，具有優(yōu)良的大電流充放電特性和工作性能，使用壽命長(zhǎng)，大大減少電池維護(hù)及更換成本，第二直流升壓保護(hù)模塊由兩個(gè)直流升壓保護(hù)子模塊RTM3和RTM4并聯(lián)組成，變壓器T2優(yōu)選為高阻抗隔離變壓器，可實(shí)現(xiàn)電源側(cè)、負(fù)荷側(cè)故障的有效隔離和逆變電源并列的均壓、分流問題，可靠性和安全性高。開關(guān)MCB406優(yōu)選為微型斷路器，當(dāng)然，在其它實(shí)施例中也可以其它機(jī)械觸點(diǎn)開關(guān)。

開關(guān)電源U4、U5和U6分別串聯(lián)熔斷器FU4、FU5和FU6后并聯(lián)，并聯(lián)后其輸入端(即第二開關(guān)電源模塊的輸入端)通過微型斷路器MCB12接交流電源，如380V交流電或220V交流電，其輸出端(即第二開關(guān)電源模塊的輸出端)接直流升壓保護(hù)子模塊RTM3和RTM4的輸入端，蓄電池組BAT3的輸入輸出端依次串聯(lián)AFU3和微型斷路器MCB303接直流升壓保護(hù)子模塊RTM3和RTM4的輸入端和第二開關(guān)電源模塊的輸出端，蓄電池組BAT4的輸入輸出端依次串聯(lián)AFU4和微型斷路器MCB304接直流升壓保護(hù)子模塊RTM3和RTM4的輸入端和第二開關(guān)電源模塊的輸出端，直流升壓保護(hù)子模塊RTM3和RTM4的輸出端依次串聯(lián)二極管MD12、微型斷路器MCB502和熔斷器FU8接逆變器UI2的輸入端，逆變器UI2的輸出端通過微型斷路器MCB403接變壓器T2的輸入端，變壓器T2的輸出端依次串聯(lián)微型斷路器MCB404和MCB405接交流輸出端2為交流儀表供電，微型斷路器MCB406的一端接熔斷器FU8和逆變器UI2之間的節(jié)點(diǎn)，另一端通過熔斷器FU402接第二直流輸出端2為直流儀表供電。

本具體實(shí)施例中，直流升壓保護(hù)子模塊包括全橋DC/DC變換模塊11、平滑濾波模塊12、輸出保護(hù)模塊13、輸入保護(hù)模塊19、過溫保護(hù)模塊21、脈寬調(diào)制模塊18、采樣反饋模塊14、均流控制模塊15、直流保護(hù)模塊16、人機(jī)交互界面22和控制模塊17，所述全橋DC/DC變換模塊11的輸入端接開關(guān)電源模塊的輸出端和蓄電池模塊的輸入輸出端，所述全橋DC/DC變換模塊11的輸出端通過平滑濾波模塊12和輸出保護(hù)模塊13接逆變器的輸入端，所述輸入保護(hù)模塊19、過溫保護(hù)模塊21、采樣反饋模塊14和直流保護(hù)模塊16均與脈寬調(diào)制模塊18和控制模塊17連接，所述輸入保護(hù)模塊13的輸入端接全橋DC/DC變換模塊11的輸入端，所述采樣反饋模塊14的輸入端接平滑濾波模塊12的輸出端，所述均流控制模塊15與采樣反饋模塊14連接，所述脈寬調(diào)制模塊18與控制模塊17連接，所述人機(jī)交互界面22和控制模塊17連接。直流升壓保護(hù)子模塊對(duì)開關(guān)電源模塊輸出的直流電源或蓄電池模塊輸出的直流電源進(jìn)行升壓，并主動(dòng)進(jìn)行輸出短路、過流、過溫、過壓等保護(hù)，可以允許直流電源單點(diǎn)接地運(yùn)行；輸入與輸出是隔離的，不論哪一端出現(xiàn)故障，都不會(huì)對(duì)另一端以及所接的設(shè)備造成影響，更不會(huì)影響直流電源的安全運(yùn)行，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。當(dāng)然，在其它實(shí)施例中，直流升壓保護(hù)子模塊可以采用現(xiàn)有的電路來實(shí)現(xiàn)。

通過設(shè)置微型斷路器MCB402、微型斷路器MCB407、微型斷路器MCB403和微型斷路器MCB404，可使系統(tǒng)可靠性和安全性更高。

進(jìn)一步的，還包括第三開關(guān)MCB201，第三開關(guān)MCB201優(yōu)選為微型斷路器，微型斷路器MCB201的一端通過微型斷路器MCB12接交流電源，另一端接微型斷路器MCB405構(gòu)成一交流供電回路。

進(jìn)一步的，還包括蓄電池監(jiān)測(cè)管理模塊，用于對(duì)蓄電池模塊進(jìn)行在線檢測(cè)。本具體實(shí)施例中，蓄電池監(jiān)測(cè)管理模塊為GC-DCXJ(電池巡檢儀)，通過數(shù)據(jù)處理軟件分析每節(jié)單體狀況，有效預(yù)測(cè)出各節(jié)電池的供電性能。及時(shí)發(fā)現(xiàn)性能嚴(yán)重劣化故障電池，立即報(bào)警，掌握電池組的運(yùn)行狀態(tài)，為電池組“精細(xì)”維護(hù)提供測(cè)量依據(jù)。保證系統(tǒng)正?？煽俊o故障運(yùn)行，降低維護(hù)人員的測(cè)試勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率和測(cè)試的安全性。

工作過程：

第一供電回路：交流電源通過開關(guān)電源U1、U2和U3進(jìn)行整流降壓后輸出110V直流電源為蓄電池組BAT1和BAT2充電，同時(shí)通過直流升壓保護(hù)子模塊RTM1和RTM2直流升壓為220V直流電源直接為直流儀表供電，同時(shí)輸出給逆變器UI1變換成交流電后經(jīng)變壓器T1隔離變壓后為交流儀表供電。當(dāng)交流電源斷電后，蓄電池組BAT1和BAT2輸出直流電源通過直流升壓保護(hù)子模塊RTM1和RTM2直流升壓為220V直流電源直接為直流儀表供電，同時(shí)輸出給逆變器UI1變換成交流電后經(jīng)變壓器T1隔離變壓后為交流儀表供電。第二供電回路的工作過程可以參照第一供電回路，此不再細(xì)說。交流電源還直接通過微型斷路器MCB201為交流儀表供電。

采用兩路供電回路，當(dāng)其中一個(gè)供電回路斷電或其中一個(gè)供電回路進(jìn)行檢修時(shí)，可以由另一個(gè)供電回路進(jìn)行供電，當(dāng)交流電源斷電時(shí)，可以蓄電池供電，實(shí)現(xiàn)不間斷供電，可靠性高。

當(dāng)然，在其它實(shí)施例中，供電回路的數(shù)量可以為3個(gè)或3個(gè)以上，增加供電回路的數(shù)量是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以輕易實(shí)現(xiàn)的，此不在細(xì)說。

盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本實(shí)用新型，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上可以對(duì)本實(shí)用新型做出各種變化，均為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。