專利名稱：一種dsp控制的可調(diào)式大功率分布式直流電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
—種DSP控制的可調(diào)式大功率分布式直流電源技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種直流電源，尤其涉及一種DSP控制的可調(diào)式大功率分布式直流電源。
背景技術(shù)：
[0002]在發(fā)電站、變電站等場所內(nèi)，往往布置有開關(guān)柜、配電柜、繼電保護(hù)柜、自動化控制柜等各種電氣功能柜，這些電氣功能柜都需要直流電源為其供電。現(xiàn)有的應(yīng)用于上述電力場所的分布式直流電源，由于占用空間小、重量輕、成本低的優(yōu)點(diǎn)，而具有一定的市場范圍。[0003]中國發(fā)明專利授權(quán)公告號為“CN1278468C”的專利文件中公開了一種分布式直流電源裝置，如圖I所示，由AC/DC變換單元、DC/DC變換單元和CPU單片機(jī)管理單元組成。正常供電時，AC/DC變換單元將220V交流電轉(zhuǎn)換成12V直流電，并輸送到DC/DC變換單元輸入端，經(jīng)DC/DC變換單元變換成220V直流電供系統(tǒng)的經(jīng)常性負(fù)載使用；外部斷電時，蓄電池提供12V直流電并輸送到DC/DC變換單元輸入端，經(jīng)DC/DC變換單元變換成220V直流電供系統(tǒng)的經(jīng)常性負(fù)載使用；而系統(tǒng)的沖擊性負(fù)載始終由蓄電池提供能量。[0004]該專利文件中的分布式直流電源裝置采用12V直流電壓作為中間電壓，即AC/DC 變換單元的輸出電壓、DC/DC變換單元輸入電壓、蓄電池的放電電壓均為12V直流電壓。由于該中間電壓為一低電壓等級，相應(yīng)的，流過元件的電流較大，造成元件發(fā)熱量大，從而使電源功率受到限制。這種經(jīng)過兩次較大梯度的電壓等級的變換，其功率損耗大并導(dǎo)致電源效率低。[0005]根據(jù)上述分布式直流電源裝置的電路結(jié)構(gòu)，為提升電源功率，在中間電壓提升有限的限制下，唯有通過提升元件對大電流的承受能力和散熱能力，即對整個電路元件進(jìn)行調(diào)整，勢必加大變換單元及電源體積，且成本大幅增加，無法適應(yīng)市場需求。[0006]此外，上述分布式直流電源裝置還存在如下缺陷[0007](I)即使在外部交流電正常時，蓄電池仍需為系統(tǒng)的沖擊性負(fù)載供電，降低了蓄電池的使用壽命。[0008](2)無論采用外部交流電供電還是蓄電池供電，都必須經(jīng)過DC/DC變換單元實(shí)現(xiàn)為負(fù)載供電，一旦DC/DC變換單元出現(xiàn)損壞，將導(dǎo)致整個系統(tǒng)中斷，無法為負(fù)載供電，可靠性大大降低。實(shí)用新型內(nèi)容[0009]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種大功率分布式直流電源， 同時維持生產(chǎn)成本不大幅提高且電源可靠性增強(qiáng)。[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案[0011]一種DSP控制的可調(diào)式大功率分布式直流電源，包括正常供電電路、后備供電電路和DSP控制單元。[0012]所述正常供電電路包括整流模塊和降壓模塊，其中，整流模塊將交流電壓變換成3直流高壓，并輸送到降壓模塊的輸入端，降壓模塊的輸出端連接負(fù)載；[0013]所述后備供電電路包括依次串接的充電電路、電池組和升壓模塊，其中，充電電路的輸入端連接所述降壓模塊的輸出端，升壓模塊的輸出端連接負(fù)載；[0014]所述DSP控制單元分別控制降壓模塊、充電電路和升壓模塊工作。[0015]進(jìn)一步的，所述整流模塊和所述降壓模塊之間還串接一PFC電路，所述DSP控制單元控制所述PFC電路工作。[0016]進(jìn)一步的，所述升壓模塊和負(fù)載之間還串接一零切換電路，所述DSP控制單元控制所述零切換電路工作。[0017]與現(xiàn)有分布式直流電源相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)[0018](I)電路結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)良，在生產(chǎn)不同功率需求的產(chǎn)品時，不用改變電源電路主板， 只需對降壓模塊和升壓模塊內(nèi)的變壓器繞組稍加更改，并變換電池組的蓄電池數(shù)量，即可實(shí)現(xiàn)不同輸出功率的調(diào)整，大大降低了生產(chǎn)成本。本實(shí)用新型的輸出功率在100W 1500W 范圍內(nèi)方便可調(diào)，市場應(yīng)用范圍更廣。[0019](2)在電力變換過程中，只經(jīng)過一次電壓等級相差不大的變換，減少了元件自身的功耗，同時通過PFC電路進(jìn)行功率因數(shù)調(diào)整，電源效率較高，可提升至95%以上。[0020](3)外部交流電源正常時，無需啟用后備供電電路為沖擊性負(fù)載或其他較大功率需求供電，有效避免了電池組的頻繁使用，延長了電池的使用壽命。[0021](4)正常供電電路的輸出和后備供電電路的輸出為并聯(lián)方式，后備供電電路可獨(dú)立為負(fù)載供電，在降壓模塊損壞時，仍可向負(fù)載供電，提高了系統(tǒng)的可靠性。


[0022]圖I為現(xiàn)有分布式直流電源工作原理圖；[0023]圖2為本實(shí)用新型工作原理圖；[0024]圖3為本實(shí)用新型整流模塊的電路圖；[0025]圖4為本實(shí)用新型PFC電路的電路圖；[0026]圖5為本實(shí)用新型降壓模塊的電路圖；[0027]圖6為本實(shí)用新型升壓模塊的電路圖；[0028]圖7為本實(shí)用新型充電電路的電路圖；[0029]圖8為本實(shí)用新型DSP控制單元的接口分布電路圖。
具體實(shí)施方式
[0030]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。[0031]參見圖2，本實(shí)用新型的一種DSP控制的可調(diào)式大功率分布式直流電源主要包括正常供電電路、后備供電電路和DSP控制單元。其中，[0032]正常供電電路包括整流模塊21和降壓模塊23，整流模塊21的輸入端連接外部交流電源，其輸出端連接降壓模塊23的輸入端；[0033]后備供電電路包括依次串接的充電電路24、電池組25、升壓模塊26，其中，升壓模4塊26輸出端連接負(fù)載；[0034]降壓模塊23設(shè)有兩個輸出端口，分別連接負(fù)載和充電電路24輸入端，并相應(yīng)輸出直流電壓VS和VC。[0035]DSP控制單元28分別控制充電電路24、降壓模塊23和升壓模塊26工作。[0036]作為較佳實(shí)施例整流模塊21和降壓模塊23之間還可以串接一 PFC電路22，通過功率因數(shù)調(diào)整以提高電源效率，并采用DSP控制單元28控制其工作。[0037]升壓模塊26和負(fù)載之間還可以串接一零切換電路27，并采用DSP控制單元28控制其工作。[0038]在正常供電的情況下，整流模塊21將外部交流電(85 380VAC)轉(zhuǎn)換成直流電 (310VDC),該直流電通過PFC模塊22進(jìn)行功率因數(shù)調(diào)整后輸送到降壓模塊23的輸入端，降壓模塊23輸出兩路直流電壓，一路輸出VS (220VDC)為負(fù)載供電，另一路輸出VC (12 96V)為電池組25充電。[0039]由于降壓模塊23將3IOV直流高壓變換成220V直流電壓，其相應(yīng)的輸入電流較小，元件發(fā)熱量小，使得本實(shí)用新型所涉及的DSP控制的可調(diào)式大功率分布式直流電源可以在較大功率下工作。而在整個電力變換過程中，只經(jīng)過一次電壓等級相差不大的變換，減少了元件自身的功耗，同時采用了 PFC電路22進(jìn)行功率因數(shù)調(diào)整，可以將電源效率提升到 95%以上。[0040]當(dāng)外部交流電斷電時，由于降壓模塊23輸出端設(shè)有儲能電容，降壓模塊23的輸出電壓VS呈緩慢下降趨勢，當(dāng)DSP控制單元28檢測到VS低于180V時，立即啟動內(nèi)置于升壓模塊26內(nèi)的電子開關(guān)，使電池組25輸出直流電經(jīng)升壓模塊26將電壓升高至220V，為負(fù)載供電。[0041]參見圖3，本實(shí)用新型整流模塊的電路圖，其電路包括由電容C3、C5、變壓器LF1、 LF2構(gòu)成的濾波電路和整流橋堆BDl兩部分。其中，濾波電路用以抑制來自外部交流電源的噪聲；整流橋堆BDl由4只整流硅芯片構(gòu)成，用以將交流電轉(zhuǎn)換成直流電，它的輸出端V+ 輸出310V直流電壓。[0042]參見圖4，本實(shí)用新型PFC電路的電路圖，其電路主要包括儲能電感LI、開關(guān)管Ql、 續(xù)流二極管D3、集成塊U26和電容C5、C6。其中，儲能電感LI 一端連接上述整流模塊輸出端 V+，另一端與續(xù)流二極管D3的陰極、開關(guān)管Ql的漏極連接；開關(guān)管Ql的柵極連接U26的第 6、7腳，源極接地；濾波電容C5、C6并聯(lián)于續(xù)流二極管D3的陽極和開關(guān)管Ql的源極之間。 集成塊U26的第2腳接收DSP控制單元28的輸出信號，通過控制開關(guān)管Ql導(dǎo)通或截止，實(shí)現(xiàn)儲能電感LI的電流直線升降，使輸入電流的波形追隨輸入電壓的波形，從而實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)調(diào)整的目的。[0043]參見圖5，本實(shí)用新型降壓模塊的電路圖，其電路包括由高頻變壓器T2、晶體管 Q7、Q8、二極管D4、D5構(gòu)成的降壓驅(qū)動電路；由開關(guān)管Q2、Q3、高頻變壓器Q5構(gòu)成的功率變換電路；由二極管Dl、D2、電感L2、電容C23構(gòu)成的半橋整流諧振電路；由二極管VD22、 VD23、VD24、VD25、電感L3、電容C25構(gòu)成的全橋整流諧振電路；并按圖5所示各定義端口接線。降壓模塊的輸入端HV+、HV-分別接圖4所示電路的同名端，并將直流電輸送到功率變換電路，經(jīng)過功率變換后分別輸送到半橋整流諧振電路和全橋整流諧振電路，并輸出相應(yīng)的直流電VC和VS。上述降壓驅(qū)動電路接收DSP控制單元28的輸出信號，并控制開關(guān)管Q2、Q3的占空比。[0044]參見圖6，本實(shí)用新型升壓模塊的電路圖，其電路包括由高頻變壓器Tl、晶體管 Q6、Q9、二極管D3、D6構(gòu)成的升壓驅(qū)動電路；由開關(guān)管VT1、VT2、VT3、VT4、高頻變壓器QlO、 Q12構(gòu)成的功率推挽電路；由二極管VD20、VD21、VD26、VD27、電感L5、電容C26構(gòu)成的全橋整流諧振電路。其中，高頻變壓器QlO的原邊線圈與開關(guān)管VT1、VT2連接，高頻變壓器Q12 的原邊線圈與開關(guān)管VT3、VT4連接；高頻變壓器Q10、Q12儲存的能量通過線圈耦合傳送到副邊，再通過整流、濾波后輸出直流電壓VS。升壓模塊的輸出端VS+還串聯(lián)有零切換電路 27的電子開關(guān)Qll，DSP控制單元28控制控電子開關(guān)Qll導(dǎo)通或關(guān)斷。[0045]參見圖7，本實(shí)用新型充電電路的電路圖，主要包括一 BUCK電路、由集成塊U12構(gòu)成的電流采樣電路、由電阻R109和RllO構(gòu)成的電壓采樣電路、由集成塊U22構(gòu)成的開關(guān)管驅(qū)動電路，并按圖7所示各定義端口接線。采集到的電壓、電流信號送入DSP控制單元28 進(jìn)行分析處理，得到相應(yīng)的控制信號，并輸送到集成塊U22，集成塊U22控制開關(guān)管QCl的占空比，實(shí)現(xiàn)對電池組進(jìn)行恒流、恒壓和浮充三階段充電。上述充電電路的輸入端VC+連接圖 5所示電路的同名端。[0046]參見圖8，本實(shí)用新型DSP控制單元的接口分布電路圖，DSP控制單元28采用 TMS320F28023芯片，負(fù)責(zé)反饋信號的采集，并經(jīng)過運(yùn)算處理，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，從而對整個電源電路實(shí)行全數(shù)字控制，其各端口連接以上各電路的同名端。同時可通過RS232接口、RS485接口或CAN總線與計算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程通信。[0047]本實(shí)用新型所涉及的一種DSP控制的可調(diào)式大功率分布式直流電源，電路結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)良，在生產(chǎn)不同功率需求的產(chǎn)品時，不用改變電源電路主板，只需對降壓模塊和升壓模塊內(nèi)的變壓器繞組稍加更改，并變換電池組的蓄電池數(shù)量，即可實(shí)現(xiàn)不同輸出功率的調(diào)整， 大大降低了生產(chǎn)成本。電池組通常配置I 8節(jié)蓄電池，其輸出功率在100W 1500W范圍內(nèi)方便可調(diào)，市場應(yīng)用范圍更廣。[0048]本實(shí)用新型所涉及的一種DSP控制的可調(diào)式大功率分布式直流電源，占用空間小，重量輕，既可壁掛式安裝于墻體上，也可直接安裝在開關(guān)柜內(nèi)，同時具有輸出功率大、效率高、成本低的優(yōu)點(diǎn)，使其具有廣闊的市場空間。[0049]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式
，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種DSP控制的可調(diào)式大功率分布式直流電源，其特征在于包括正常供電電路、后備供電電路和DSP控制單元，所述正常供電電路包括整流模塊和降壓模塊，其中，整流模塊將交流電壓變換成直流高壓，并輸送到降壓模塊的輸入端，降壓模塊的輸出端連接負(fù)載；所述后備供電電路包括依次串接的充電電路、電池組、升壓模塊，其中，充電電路的輸入端連接所述降壓模塊的輸出端，升壓模塊的輸出端連接負(fù)載；所述DSP控制單元分別控制降壓模塊、充電電路和升壓模塊工作。
2.如權(quán)利要求I所述的一種DSP控制的可調(diào)式大功率分布式直流電源，其特征在于所述整流模塊和所述降壓模塊之間還串接一 PFC電路，所述DSP控制單元控制所述PFC電路工作。
3.如權(quán)利要求I或2所述的一種DSP控制的可調(diào)式大功率分布式直流電源，其特征在于所述升壓模塊和負(fù)載之間還串接一零切換電路，所述DSP控制單元控制所述零切換電路工作。
專利摘要一種DSP控制的可調(diào)式大功率分布式直流電源，包括正常供電電路、后備供電電路和DSP控制單元，所述正常供電電路包括整流模塊和降壓模塊，整流模塊將交流電壓變換成直流高壓，并輸送到降壓模塊的輸入端，降壓模塊的輸出端連接負(fù)載；所述后備供電電路包括依次串接的充電電路、電池組、升壓模塊，充電電路的輸入端連接所述降壓模塊的輸出端，升壓模塊的輸出端連接負(fù)載；所述DSP控制單元分別控制充電電路、降壓模塊和升壓模塊工作。所述直流電源電路結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)良、生產(chǎn)成本低，其功率在100W～1500W范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，市場應(yīng)用范圍更廣。
文檔編號H02M7/12GK202818129SQ20122043039
公開日2013年3月20日 申請日期2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月28日
發(fā)明者盧咸進(jìn), 黃文坤 申請人:盧咸進(jìn), 黃文坤